ST和Leti合作研制GaN功率开关器件制造技术

横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）和CEA Tech下属的研究所Leti今天宣布合作研制硅基氮化镓（GaN）功率开关器件制造技术。该硅基氮化镓功率技术将让意法半导体能够满足高能效、高功率的应用需求，包括混动和电动汽车车载充电器、无线充电和服务器。

本合作项目的重点是开发和检测在200mm晶片上制造的先进的硅基氮化镓功率二极管和晶体管架构。研究公司IHS认为，该市场将在2019年至2024年有超过20％的复合年增长率。意法半导体和Leti利用IRT纳电子研究所的框架计划，在Leti的200mm研发线上开发工艺技术，预计在2019年完成工程样品的验证。同时，意法半导体还将建立一条高品质生产线，包括GaN / 硅异质外延工序，计划2020年前在法国图尔前工序晶圆厂进行首次生产。

此外，鉴于硅基氮化镓技术对功率产品的吸引力，Leti和意法半导体正在评测高密度电源模块所需的先进封装技术。

意法半导体汽车与分立器件产品部总裁Marco Monti表示：“在认识到宽带隙半导体令人难以置信的价值后，意法半导体与CEA-Leti开始合作研发硅基氮化镓功率器件制造和封装技术。ST拥有经过市场检验的生产可靠的高质量产品的制造能力，此次合作之后，我们将进一步拥有业界最完整的GaN和SiC产品和功能组合。”

Leti首席执行官Emmanuel Sabonnadiere表示：“Leti的团队利用Leti的200mm通用平台全力支持意法半导体的硅基氮化镓功率产品的战略规划，并准备将该技术迁移到意法半导体图尔工厂硅基氮化镓专用生产线。这个合作开发项目需要双方团队的共同努力，利用IRT纳电子研究所的框架计划来扩大所需的专业知识，在设备和系统层面从头开始创新。”

相较于采用硅等传统半导体材料的器件，更高的工作电压、频率和温度是宽带隙半导体材料GaN制成的器件的固有优势。除功率氮化镓技术外，意法半导体还在开发另外两种宽带隙技术：碳化硅（SiC）和射频氮化镓（GaN）。

在GaN领域除了与CEA-Leti合作外，意法半导体不久前还宣布了与MACOM合作开发射频硅基氮化镓技术，用于MACOM的各种射频产品和和意法半导体为非电信市场研制的产品。两个研发项目都使用GaN，很容易引起混淆，但是，这两种研发项目使用结构不同的方法，应用优势也不同。例如，功率硅基氮化镓技术适合在200mm晶片上制造，而射频硅基氮化镓目前至少更适合在150mm晶片上制造。无论哪种方式，因为开关损耗低，GaN技术都适用于制造更高频率的产品。

另一方面，碳化硅器件的工作电压更高，阻断电压超过1700V，雪崩电压额定值超过1800V，通态电阻低，使其非常适用于能效和热性能出色的产品。凭借这些特性，SiC非常适合电动汽车、太阳能逆变器和焊接设备等应用。