氮化鎵(GaN)是第三代寬禁帶半導體,憑借寬禁帶、高熱導率、高擊穿電場等優勢,氮化鎵被廣泛應用到5G基站、衛星、無線充電、電源開關等領域。GaN可用于制備功率器件、射頻器件、光電器件等,其器件性能優良,多用于高電壓、高頻率場景。
目前GaN器件分為平面型與垂直型兩種技術路線,目前基于非本征襯底的平面型GaN器件是市場主流產品。近年來,得益于科技水平提升,全球數據中心、5G基站、新能源汽車等新興領域發展蓬勃,在此背景下,市場對電力電子技術、核心功率器件的要求也不斷提升。但平面型GaN器件難以全面滿足高壓、高效、快速傳輸需求,在需求升級下,基于單晶GaN襯底的垂直型GaN器件受到市場廣泛關注。
與平面型GaN器件相比,垂直型GaN器件優勢明顯,包括動態特性穩定、易于實現高擊穿電壓、熱穩定性好、開關頻率高、體積小、易于實現雪崩特性等。隨著GaN應用領域擴展、器件性能升級需求釋放,垂直型GaN器件市場發展前景廣闊。
根據新思界產業研究中心發布的《
2023-2028年垂直型GaN器件行業市場深度調研及投資前景預測分析報告》顯示,受市場前景吸引,美國、日本、中國等多個國家均已發起垂直型GaN器件的研發項目。國外垂直型GaN器件相關企業有美國NexGen、Odyssey等。基于GaN-on-GaN技術,NexGen開發了700V/1200V垂直GaN功率半導體器件,預計2023年第三季度將實現全面生產。Odyssey已于2022年第四季度完成650V、1200V GaN垂直產品樣品開發,2023年初開始送樣客戶。
我國于2017年啟動了“第三代半導體的襯底制備及同質外延”重點研發計劃,以推動垂直型GaN器件研發和發展。我國垂直型GaN器件相關企業和機構有北京大學、浙江大學、中鎵科技、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所等。
垂直型GaN器件包括垂直型GaN晶體管、垂直型GaN二極管等。作為新興技術,目前垂直型GaN器件研究仍處于起步階段,在材料、工藝、結構、理論等方面存在諸多關鍵技術挑戰。
新思界
行業分析人士表示,目前美國、日本等國家已研制出多種垂直型GaN器件,部分企業實現小批量供貨。我國垂直型GaN器件研發起步晚,在技術、理論、工藝等方面與國外相比仍存在差距。垂直型GaN器件性能優良,可滿足下游高壓、高效、快速傳輸需求,未來隨著研究不斷深入、技術突破,垂直型GaN器件市場發展前景廣闊。