最近，國產氮化鎵又有新的技術成果。

11月10日，溫州芯生代科技有限公司隆重發布了850VCynthus系列硅基氮化鎵（GaN-on-Si）外延，有助于幫助GaN HEMT功率器件拓展氮化鎵在汽車主驅等高壓應用領域。

據悉，芯生代科技的850V氮化鎵外延片具有以下幾個特點和優勢：

成本可降低70%，遠低于硅外延片；

采用場板或其他手段，將可用電壓提高到900V，甚至1200V；

外延厚度僅5.33μm即可實現850V的安全工作電壓；

單位厚度垂直擊穿電壓為158V/μm，誤差小于1%；

外延電流密度大于100mA/mm，國內首家。

850V GaN外延首發

高性價比、擁有4大優勢

芯生代科技本次發布850V Cynthus系列硅基氮化鎵（GaN-on-Si）外延，主要面向高電壓、大電流HEMT功率器件應用。

芯生代科技認為，850V硅基氮化鎵外延產品的發布在市場上具有標志性意義。

據介紹，利用芯生代科技的850V硅基GaN外延產品，能夠開發出650V、900V以及1200V GaNHEMT產品。而傳統的氮化鎵功率器件，其最高電壓普遍停留在650V等中低壓范圍，導致應用領域較為狹窄，限制了氮化鎵應用市場的增長。

眾所周知，開發高壓GaN-on-Si產品非常具有挑戰性，這主要是因為氮化鎵外延為異質外延過程，外延過程中存在諸如：晶格失配、膨脹系數失配、位錯密度高、結晶質量低等難題。

據透露，芯生代科技在創始人兼首席科學家鐘蓉博士的帶領下，采用3大技術成功克服了GaN-on-Si異質外延生長的難題，成功開發出適用于高壓的850V氮化鎵外延產品：

通過改進生長機理精確控制成長條件，從而實現了外延片的高均勻性；

利用獨特的緩沖層成長技術，實現了外延片的高擊穿電壓和低漏電流；

通過精確控制成長條件實現了出色的二維電子氣濃度。

圖1 ：芯生代科技850V Cynthus系列GaN-on-Si外延產品

具體來說，芯生代科技的Cynthus系列產品擁有4大優勢：

●真耐高壓。在耐壓方面，在業內真正做到850V電壓條件下保持低漏電流（圖2），保證了HEMT器件產品在0-850V的電壓區間上的安全穩定工作，在國內市場中位居前列。利用芯生代的GaN-on-Si外延片，可開發出650V、900V、以及1200V HEMT產品，推動氮化鎵向更高壓、更高功率應用領域邁進。

●世界頂尖水平的耐壓控制水平。通過芯生代通過關鍵技術的改進，可在外延層厚度僅為5.33μm即可實現850V的安全工作電壓，實現了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。

（a）外延片厚度為4.81μm時的擊穿電壓

（b）外延片厚度為4.81μm時的擊穿電壓

（c） 單位厚度垂直擊穿電壓

圖2 850V Cynthus系列氮化鎵外延片擊穿電壓

●國內首家實現GaN-on-Si外延產品電流密度大于100mA/mm。更大電流密度, 適合大功率應用。通過較小的芯片, 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。適用電網等需要更大功率和更高導通電流的應用場景（圖3）。

圖3 850V Cynthus系列無場板D-mode HEMT器件的源漏極電流密度

●極低的成本，與國內同類型產品相比成本降低70%以上。芯生代首先通過業內最佳的單位厚度性能提升技術，極大程度上降低外延生長的時間和物料成本，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，推動氮化鎵器件產品應用范圍朝著更深和更廣的方向發展。

成本比現有硅外延低70%

有望拓展主驅等高壓應用市場

目前，基于芯生代850V Cynthus系列外延片，芯生代科技展示了流片后的器件產品（圖4）。

由于850V Cynthus系列外延片各方面的優異性能，盡管在流片工藝和良率控制方面面臨著挑戰，依然能夠生產出高性能的GaN基HEMT晶圓片，滿足高壓條件下的器件漏電流要求。

圖4 850V Cynthus系列外延片流片后的晶圓片

鐘蓉博士進一步介紹道：“由于我們采用了全新的外延生長工藝，可大幅緩解GaN與硅襯底之間的熱應力、調控外延片平整度，同時采用獨有的零缺陷薄膜制備技術，顯著提高了外延層各層薄膜生長的質量，并通過自主研發的高電壓控制技術，實現了850V Cynthus系列外延片的高電壓、高穩定性和高質量。” 與此同時，鐘蓉博士還透露，透過Cynthus系列外延片，GaN HEMT器件設計公司可以采用場板或其他手段，將可用電壓提高到遠超過850V，“這意味著我們與優異的器件設計公司合作，我們現在的技術極有可能用于900V的場景。” 更為重要的是，芯生代科技新的方法在成本控制方面有顯著的優勢，可以將制備成本降低到原來的30%。因此，850V Cynthus系列外延片的成本甚至可以遠遠低于現有硅外延片的成本，這意味著氮化鎵器件在800伏電驅或其他高壓應用上將發揮重要作用，同時相比于碳化硅器件，在成本上也會有更大的優勢，證明未來高壓氮化鎵器件在工業和能源應用市場將會有更大的發展空間。 最后，鐘蓉博士表示，目前芯生代公司正處于上升階段，正在尋找上下游合作機會與開展新一輪融資。