GaN新突破:8英寸、1200V!丰田、​信越已介入

昨天,一家国外机构对外展示了8英寸硅基GaN的最新成果——其工作电压达到1200V,硬击穿电压超过1800V,有望打开电动汽车等高电压应用的大门,“GaN爆发临界点已到”?

据“三代半风向”了解,丰田集团已经投资了该成果的关键技术,而日本信越已经获得了相关专利授权,将大规模生产该产品。相比SiC,该技术也更具成本优势,接下来SiC是否会受影响?

8英寸硅基GaN

电压突破1200V

4月29日,根据imec官网消息,他们已经和AIXTRON实现了在200mm(8英寸)的衬底上外延生长了符合1200V应用要求的氮化镓缓冲层,而且硬击穿超过1800V。

图释:Imec的1200V缓冲层在25°C时显示的垂直泄漏电流低于1µA / mm2,在150°C电压高达1200V时,垂直泄漏电流低于10µA / mm2,击穿电压在25°C和150°C时均超过1800V。

imec是比利时研究实验室,2019年营收总计为6.4亿欧元(50亿人民币),而AIXTRON是领先的化合物半导体材料沉积设备供应商。

imec表示,多年来,8英寸的硅基GaN技术已取得了巨大进步,但是要获得650V以上工作电压一直是一个挑战,因为要在200mm的硅晶片上生长足够厚的GaN缓冲层很困难。

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据透露,他们能够实现高击穿电压的关键在于,采用了AIXTRON的设备,从而可以对复杂的外延材料叠层进行精心设计,并还结合使用了Qromis公司的200mmQST®衬底。

此前,AIXTRON已经在imec的工厂中安装了AIXTRON G5 + C,接下来他们将会把imec的技术导入到AIXTRON的MOCVD反应器中,以实现快速的产量提升。

除了AIXTRON,2017年Kyma 也曾宣布可以使用K200 HVPE设备,在Qromis的QST衬底上生长8英寸GaN。

另外,imec正在探索垂直GaN器件,以进一步扩展GaN技术的电压和电流范围。

丰田已投资

信越已获得授权

衬底是这项技术实现突破的另一个关键。

据介绍,Qromis总部位于美国硅谷,于2015年成立,并开始QST衬底的商业化。

2020年1月,Qromis获得了由日本SPARX的未公开投资,其中很大一部分来自丰田汽车公司。

同时,Qromis还与日本信越化学签署了专利授权协议,信越负责生产QST衬底和GaN-on-QST外延晶片。而信越将借助QST补充其现有的GaN-on-Si产品阵容。

另外,Qromis还有另一个代工合作伙伴Vanguard国际半导体(VIS),同时还将其关键技术授权给了台湾的晶圆代工厂进行制造。

目前,Qromis已经发布了六英寸和八英寸的QST衬底,以及具有5微米和10微米GaN层的“模板”,产品良率为90%。

GaN临界点已到?

SiC会被替代?

Qromis总裁兼首席执行官Cem Basceri曾表示,他们计划在 2025年生产300mm(12英寸)的GaN晶圆 ,“GaN业务现在到了临界点。”

对于这项新成果,imec认为,到目前为止,SiC仍然是650-1200V的电动汽车和可再生能源等应用的首选,而现在由于能够制造1200V的缓冲层,GaN将有望打开电动汽车等高电压应用的大门, GaN甚至有望替代SiC。

他表示,“现在GaN可以成为20V-1200V工作电压范围内的首选技术,而且由于GaN功率技术可在大产能的CMOS晶圆厂中用较大晶圆上进行处理,所以相比昂贵的SiC技术,它具有显著的成本优势。” 

对于这项技术,大家怎么看?在下面说出你的观点。

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