在传统横向结构的GaN器件中，电流沿芯片表面流动。而垂直GaN的GaN层生长在氮化镓衬底上，其独特结构使电流能直接从芯片顶部流到底部，而不是仅在表面流动。这种垂直电流路径让器件能够承受更高的电压和更大的电流，从而实现更高的功率密度、更高的效率和更紧凑的系统设计。

一、 垂直架构：功率技术新高度

l 垂直GaN创新：vGaN支持高电压和高频率运行，效率优于硅芯片

l 先进制造工厂：GaN研发工作在占地66,000平方英尺、配备GaN生产专用工具的洁净室设施中进行

l 专有GaN生长工艺：工程师借助安森美(onsemi)独特的专有技术，直接在GaN晶圆上生长GaN层

l 市场领先与发展进度：安森美率先实现vGaN技术规模化生产，目前已向早期客户提供700V和1,200V器件样品

二、 什么是垂直GaN？

l 垂直GaN结构：GaN层生长在GaN衬底上，电流可以垂直流过芯片

l 更高性能：与横向GaN器件相比，可实现更高的电流密度和电压

l 出色的开关速度：支持的开关频率超越硅和碳化硅技术的能力范围

l 先进应用：非常适合用于人工智能数据中心、电动汽车充电桩与主驱逆变器，以及可再生能源系统

三、 垂直GaN与横向GaN

功率性能比较：

四、 vGaN正推动众多关键领域的创新和效率提升

安森美的垂直GaN赋能未来

l 人工智能数据中心：通过减小800V电源转换器的尺寸，提高计算密度

l 电动汽车：电动汽车充电速度更快，相关设备尺寸更小、效率更高

l 可再生能源：高效的太阳能逆变器和风能系统，减少能源浪费

l 航空航天：紧凑、坚固、可靠的高性能电源系统

五、 安森美成功驾驭复杂技术，助力实现规模化创新

垂直GaN技术的重要进展：研究人员对这项技术的探索已逾15年。安森美实现垂直GaN的商业化，是制造领域的重要里程碑。

先进制造工艺：垂直GaN制造需要在块状衬底上生长厚实且无缺陷的GaN层，这一过程依赖精密外延生长技术和新型制造方法。

创新与专利组合：安森美拥有130多项相关专利，涵盖器件架构和加工工艺，展现其强大的创新能力和知识产权保护水平。

六、 GaN的科学原理

纤锌矿结构- 六方晶系的优势

高键合强度与低本征缺陷

垂直GaN晶体的生长和掺杂过程旨在提升其性能和可靠性，同时简化制造工艺。这一特性使垂直GaN有别于硅和碳化硅，成为未来高能效电子产品的战略材料。

六方晶系的优势：纤锌矿晶体结构提升性能

垂直GaN的六方纤锌矿晶体结构是其优异性能的基础。这一结构赋予其独特的电子特性，显著增强其耐高压能力，并有助于电源系统微型化。

这种晶系优势与pGaN和nGaN的制备方法使垂直GaN有别于传统材料，成为推动下一代电子产品性能提升的关键因素。

高精准度：垂直GaN在高温环境中表现稳定

垂直GaN通过高温生长工艺获得出色的稳定性和性能，为高能效、高可靠性电力电子技术的发展提供支撑。

垂直GaN器件能够承受超过1,200 V的电压。利用该技术，已经研制出额定电压达3,300V的器件。

七、 Si、SiC和GaN材料参数

GaN在高频应用中表现出色

八、 GaN-on-GaN具备高耐用性

与GaN-on-Si/GaN-on-SiC等横向器件相比，垂直结构的GaN-onGaN器件因其同质外延结构，天然具备更强的稳健性。

九、 垂直GaN：简单的GaN-on-GaN三维结构

l 垂直GaN-on-GaN e-JFET提供了一种可扩展的高导电性功率开关

l JFET沟道利用GaN的高体迁移率，实现较低的整体RDS(ON)

l 器件结构具备稳健的边缘端接设计，可实现完整的雪崩防护能力

十、 适用于各种应用的功率开关技术

安森美的垂直GaN技术不仅是一项技术突破。对于那些寻求在能效、电气化和先进制造领域占据领先地位的企业和国家而言，它更是一项战略资产。

能源需求：以高效率、高性能的电力电子器件满足AI和电动汽车市场日益增长的能源需求

性能和效率：相比传统解决方案，更小巧、更轻便、更高效；支持先进的产品设计

行业投资：为高能效电子产品提供竞争优势，同时具备技术前瞻性，能够满足未来市场需求