中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
2023年11月10日，溫州芯生代科技有限公司在2023世界青年科學(xué)家峰會(huì )上隆重發(fā)布了面向高電壓大電流HEMT功率器件應用的850V Cynthus系列硅基氮化鎵（GaN-on-Si）外延產(chǎn)品。行業(yè)客戶(hù)、知名投資機構爭相了解合作。
本次發(fā)布的面向高電壓大電流HEMT功率器件應用的850V Cynthus系列硅基氮化鎵（GaN-on-Si）外延產(chǎn)品與面向HMET功率器件的其他襯底相比，GaN-on-Si可實(shí)現更大的晶圓尺寸和更多元化的應用，并且可迅速導入FAB廠(chǎng)主流的硅基芯片工藝制程，對提升功率器件良率有其獨特優(yōu)勢。通過(guò)采用最先進(jìn)的硅基芯片工藝制程，并與Si CMOS驅動(dòng)進(jìn)行高良率的混合集成，利用芯生代科技的850V Cynthus系列GaN-on-Si外延產(chǎn)品，可開(kāi)發(fā)出650V、900V、以及1200V HEMT產(chǎn)品，特別適用于設計更小、更高效的電源解決方案。
芯生代850V Cynthus系列GaN-on-Si外延產(chǎn)品的發(fā)布，在市場(chǎng)上具有標志性意義。傳統的氮化鎵功率器件，因其最高電壓普遍停留在低壓應用階段，應用領(lǐng)域較為狹窄，限制了氮化鎵應用市場(chǎng)的增長(cháng)。對于高壓GaN-on-Si產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，由于氮化鎵外延為異質(zhì)外延過(guò)程，外延過(guò)程中存在諸如：晶格失配、膨脹系數失配、位錯密度高、結晶質(zhì)量低等難題，因此外延生長(cháng)高壓HMET用外延產(chǎn)品非常具有挑戰性。芯生代科技在創(chuàng )始人兼首席科學(xué)家鐘蓉博士的帶領(lǐng)下，通過(guò)改進(jìn)生長(cháng)機理精確控制成長(cháng)條件實(shí)現了外延片的高均勻性；利用獨特的緩沖層成長(cháng)技術(shù)實(shí)現了外延片的高擊穿電壓和低漏電流；通過(guò)精確控制成長(cháng)條件實(shí)現了出色的二維電子氣濃度。從而，成功克服GaN-on-Si異質(zhì)外延生長(cháng)帶來(lái)的難題，成功開(kāi)發(fā)出適用于高壓的850V Cynthus系列產(chǎn)品（圖1）。
具體來(lái)說(shuō)：
真耐高壓。在耐壓方面，在業(yè)內真正做到850V電壓條件下保持低漏電流（圖2），保證了HEMT器件產(chǎn)品在0-850V的電壓區間上的安全穩定工作，在國內市場(chǎng)中位居前列。利用芯生代的GaN-on-Si外延片，可開(kāi)發(fā)出650V、900V、以及1200V HEMT產(chǎn)品，推動(dòng)氮化鎵向更高壓、更高功率應用領(lǐng)域邁進(jìn)。
世界頂尖水平的耐壓控制水平。通過(guò)芯生代通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)，可在外延層厚度僅為5.33μm即可實(shí)現850V的安全工作電壓，實(shí)現了158V/μm單位厚度垂直擊穿電壓，誤差小于1.5V/μm，即誤差小于1%（圖2（c）），處于世界頂尖水平。
國內首家實(shí)現GaN-on-Si外延產(chǎn)品電流密度大于100mA。更大電流密度, 適合大功率應用。通過(guò)較小的芯片, 較小的模塊體積, 較少的熱效應，可極大程度的降低模塊成本。適用電網(wǎng)等需要更大功率和更高導通電流的應用場(chǎng)景（圖3）。
極低的成本價(jià)格，與國內同類(lèi)型產(chǎn)品相比成本降低70%以上。芯生代首先通過(guò)業(yè)內最佳的單位厚度性能提升技術(shù)，極大程度上降低外延生長(cháng)的時(shí)間和物料成本，使GaN-on-Si外延片成本趨近于現有硅器件外延的區間，從而可大幅度降低氮化鎵器件的成本，推動(dòng)氮化鎵器件產(chǎn)品應用范圍朝著(zhù)更深和更廣的方向發(fā)展。
鐘蓉博士表示：“由于我們采用了全新的外延生長(cháng)工藝，可大幅緩解GaN與硅襯底之間的熱應力、調控外延片平整度，同時(shí)采用獨有的零缺陷薄膜制備技術(shù)，顯著(zhù)提高了外延層各層薄膜生長(cháng)的質(zhì)量，并通過(guò)自主研發(fā)的高電壓控制技術(shù)，實(shí)現了850V Cynthus系列外延片的高電壓、高穩定性和高質(zhì)量；同時(shí)，GaN HEMT器件設計公司可以采用場(chǎng)板或其他手段，將可用電壓提高到遠超過(guò)850V，這意味著(zhù)我們與優(yōu)異的器件設計公司合作，我們現在的技術(shù)極有可能用于900V的場(chǎng)景。另外，由于我們新的方法在成本控制方面有顯著(zhù)的優(yōu)勢，可以將制備成本降低到原來(lái)的30%。通過(guò)我們的方法，850V Cynthus系列外延片的成本可以遠遠低于現有硅外延片的成本，意味著(zhù)氮化鎵器件在800伏電驅或其他高壓應用上將發(fā)揮重要作用，同時(shí)相比于碳化硅器件，在成本上也會(huì )有更大的優(yōu)勢，證明未來(lái)高壓氮化鎵器件在工業(yè)和能源應用市場(chǎng)將會(huì )有更大的發(fā)展空間。目前公司正處于上升階段，正在尋找上下游合作機會(huì )與開(kāi)展新一輪融資?！?/span>
