垂直氮化镓（vGaN）技术突破 - 垂直结构氮化镓（vGaN）通过将电流路径从横向改为垂直，能在不扩大芯片尺寸的前提下提升击穿电压，并将峰值电场与热量转移至体衬底，从而优化可靠性与热管理 [1] - vGaN器件的击穿电压可突破650V限制，目标应用10kW至10MW高功率场景，如AI数据中心800V系统、电动汽车和储能领域 [1] - 安森美已向早期客户提供700V和1200V的vGaN器件样品，技术演示可实现最高3300V的电压等级 [1][10] 安森美vGaN技术优势与制造能力 - 公司采用GaN-on-GaN同质外延结构，缺陷密度低至10³至10⁵ cm²，晶格失配为0，显著优于GaN-on-Si（缺陷密度10⁹ cm²，失配17%）和GaN-on-SiC（缺陷密度5x10⁸ cm²，失配3.5%），带来更高良率和可靠性 [3] - 研发团队拥有超过15年技术积累和130多项专利，在66,000平方英尺专用洁净室进行生产，核心工艺为专有GaN生长技术，可直接在GaN晶圆上生长厚度超过40微米的无缺陷GaN层 [3] - 公司掌握图案化表面上p型GaN（pGaN）再生长技术并拥有多项专利，该技术难度极高 [3] - 器件采用结型场效应晶体管（e-JFET）形式，实现较低的整体导通电阻和完整的雪崩能力 [8] vGaN与传统材料性能对比 - 与硅（Si）和碳化硅（SiC）相比，氮化镓（GaN）材料具有更宽的禁带宽度（3.4 eV）、更高的电子迁移率（2000 cm²/V.s）和更高的临界电场（3.3 MV/cm） [14] - GaN的品质因数（BFOM）达到9932 W/cm²，远高于SiC的3922 W/cm²和Si的1 W/cm²，使其适用于更高开关频率和击穿电压的场景 [14] - vGaN技术能降低能量损耗、减少热量产生，使功率转换器尺寸缩小至平装书大小，实现系统小型化与高集成度 [10] 行业竞争格局与厂商动态 - 安森美于2025年1月以2000万美元收购了已破产的vGaN公司NexGen Power Systems，包括其知识产权和位于纽约州德威特的制造工厂 [2] - 2024年5月，Power Integrations收购了vGaN公司Odyssey，后者曾宣称其650V和1200V vGaN器件的导通电阻仅为SiC的十分之一 [23] - 新成立的公司Vertical Semiconductor近期获得1100万美元种子轮融资，致力于将源自MIT实验室的vGaN技术应用于数据中心 [30] - 博世参与由超过20家工业伙伴组成的"YESvGAN"项目，旨在推动vGaN半导体技术突破 [26] 技术实现路径与学术进展 - 实现vGaN器件的主要方法包括沟槽MOSFET、FinFET、JFET、垂直肖特基二极管和电流孔径垂直电子晶体管（CAVET） [20][21] - 山东大学与华为合作研发出采用氟离子注入终端技术的全垂直Si基GaN沟槽MOSFET，击穿电压从567V提升至1277V，增幅超125%，比导通电阻为5.6 mΩ·cm² [33][34] - 信越化学通过GaN工程衬底和晶体膜键合（CFB）衬底剥离技术，有望将材料成本降低90%，并实现了1800V耐压 [25]