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高潜力的氮化镓晶圆
发布时间:2025-12-24 点击数:7

自安森美官微获悉,12月19日,安森美宣布已与格罗方德(GlobalFoundries,简称GF)签署合作协议。双方将基于格罗方德最先进的200毫米增强型硅基GaN工艺,共同研发并制造先进GaN功率产品,合作将从650V器件开始。

据介绍,此次合作将安森美行业领先的硅基驱动器、控制器和强化散热封装技术,与格罗方德200毫米硅基GaN平台相结合,为高增长市场打造全新650V功率器件。这些GaN产品搭配安森美的硅基驱动器和控制器,将助力客户实现创新,为AI数据中心、电动汽车、航天应用等场景构建更小、更高能效的功率系统。计划于2026年上半年开始向客户提供样品,并快速扩大至量产规模。

此次合作将加速安森美高性能GaN器件及集成功率级的技术路线图,通过扩充高压产品组合,满足AI数据中心、电动汽车、可再生能源、工业系统以及航空航天等领域日益增长的功率需求。如今已涵盖了全谱系GaN技术——从低压、中压、高压横向GaN,到超高压垂直GaN。

氮化镓是半导体领域后起之秀中的“六边形战士”,综合性能全面,而射频应用作为氮化镓 的“王牌分支”,凭借出众的“高频、高功率、高效率、抗造”性能表现,在高频高功率场景中让传统硅基、砷化镓器件难以匹敌,打破这二者功率密度偏低的固有局限,在5G/6G通信、国防安全、卫星导航、工业制造等关键领域掀起技术革命,成为支撑高端产业升级的核心基石。

从衬底材料来看,氮化镓晶圆主要有四种类型,分别是硅基氮化镓(GaN-on-Si)、蓝宝石基氮化镓(GaN-on-Sapphire)、碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)、氮化镓基氮化镓(GaN-on-GaN)。 

其中,硅衬底成本仅为碳化硅的1/10,且可直接利用现有8英寸硅晶圆产线,硅基氮化镓(GaN-on-Si)因此成为最具成本优势的技术路线。 目前,市面上主要的氮化镓器件企业都采用了 GaN-on-Si技术方案。

蓝宝石衬底,凭借化学稳定性好、成本适中的优势,一度成为 LED 芯片的主流选择,但是因为两种材料晶格失配率,切热导率低,氮化镓外延层易产生裂纹,易产生热量堆积,目前仅用于中低端 LED、小功率射频器件。在切割过程中需要特别注意蓝宝石衬底硬度极高、脆性大、且散热能力差的特点,考虑分步切割,并控制切割速度。

硅衬底,莫氏硬度约为6.5,加工难度低,热导率高,散热效果较好,但外延层易因热失配产生翘曲。需对设备定期进行校准减少振动,避免振动导致外延层与衬底剥离。切割时可以采用中等进给速度,搭配常规冷却液,保持冷却液流速稳定。

碳化硅衬底,碳化硅莫氏硬度极高,散热性也极强,针对导电型 SiC 衬底,切割时要注意避免划片刀摩擦产生局部放电,可通过优化冷却液绝缘性减少放电影响。可采用分步切割,注意控制切割深度和进给量,避免产生过大应力,保证切割精度。

氮化镓同质衬底,因为长晶难度大,晶圆直径小切厚度薄,成本极高,目前市面上比较少见。


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