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意法半導體和CEATech其研究所Leti宣布合作研發(fā)硅基氮化鎵(GaN)動力開關(guān)元件制造技術(shù)。硅基氮化鎵動力技術(shù)將使意大利半導體滿足混合動力和電動汽車車載充電器、無線充電和伺服器等高效、高功率的應(yīng)用需求。

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本合作計劃的重點是200mm先進硅基氮化鎵結(jié)構(gòu)的功率二極體和電晶體在晶圓上開發(fā)和驗證。研究公司HIS預(yù)計2024年前市場將保持年復(fù)合增長率超過20%。半導體和意法Leti利用IRT奈米電子研究所的框架計劃在Leti的200mm預(yù)計2019年可驗證的工程樣品將在線開發(fā)工藝技術(shù)。同時，意法半導體還將建立高質(zhì)量的生產(chǎn)線，包括GaN/Si異質(zhì)雷晶工藝計劃于2020年前在法國圖爾前段工藝晶圓廠首次生產(chǎn)。

此外，鑒于硅基氮化鎵技術(shù)對電應(yīng)用的吸引力，Leti意大利半導體正在評估高密度電源模塊所需的先進包裝技術(shù)。

半導體汽車和離散元件產(chǎn)品部總裁MarcoMonti表示：「在理解了寬帶間隙半導體不可思議的價值后，意法半導體和CEA-Leti開始合作開發(fā)硅基氮化鎵功率元件的制造和包裝技術(shù)。意大利半導體具有可靠的高質(zhì)量產(chǎn)品制造能力，經(jīng)過市場檢驗。經(jīng)過這次合作，我們將進一步擁有最完整的行業(yè)GaN和SiC產(chǎn)品與功能的結(jié)合。」

Leti執(zhí)行長EmmanuelSabonnadiere則表示：「Leti團隊利用其200mm一般平臺全力支持意大利半導體硅氮化鎵功率產(chǎn)品的戰(zhàn)略規(guī)劃，并完成將該技術(shù)轉(zhuǎn)移到意大利半導體圖爾工廠的硅氮化鎵專用生產(chǎn)線。這種合作需要雙方團隊的共同努力和利用IRT為了擴大所需的專業(yè)知識，從零部件和系統(tǒng)層面開始創(chuàng)新，奈米電子研究所的框架計劃�！�

未來無限的硅基氮化鎵

硅基氮化鎵器件工藝能量密度高，可靠性高。晶圓可以做得很大。目前8寸，未來10寸12寸，晶圓長度可以拉長到2米。硅基氮化鎵裝置具有擊穿電壓高、導通電阻低、開關(guān)速度快、零反向恢復(fù)電荷、體積小、能耗低、抗輻射等優(yōu)點。理論上，同一擊穿電壓和導通電阻下的芯片面積只有硅的千分之一，目前可以達到十分之一。

如果硅基氮化鎵裝置有任何缺點，那就是單一產(chǎn)品的價格太貴了。但據(jù)我們了解，使用該裝置后，配套外圍電子元件和冷卻系統(tǒng)的成本大大降低。雖然氮化鎵在單個設(shè)備成本方面比硅基設(shè)備貴，但在系統(tǒng)整體成本方面，氮化鎵與硅基設(shè)備的成本差距非常小，在大規(guī)模生產(chǎn)后可以實現(xiàn)比硅設(shè)備更高的性能和更低的成本。

在與LDMOS相比之下，硅基氮化鎵的性能優(yōu)勢已經(jīng)牢固確立——它可以提供70%以上的功率效率，將每個單位面積的功率提高4-6倍，并可以擴展到高頻率。同時，綜合測試數(shù)據(jù)證實，硅基氮化鎵符合嚴格的可靠性要求，其射頻性能和可靠性可與甚至超過昂貴的碳化硅基氮化鎵相媲美(GaN-on-SiC)替代技術(shù)。

硅基氮化鎵是商業(yè)無線基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的關(guān)鍵時刻，成為射頻半導體行業(yè)的前沿技術(shù)。與硅基氮化鎵相比，硅基氮化鎵LDMOS該技術(shù)的性能優(yōu)勢得到了驗證，這促進了它在最新一代的4GLTE基站MaxLinear代理廣泛應(yīng)用，定位為最適合未來5G對于無線基礎(chǔ)設(shè)施的實際推廣技術(shù)，其轟動性市場影響可能遠遠超過手機連接領(lǐng)域，并將涉足運輸、工業(yè)和娛樂應(yīng)用領(lǐng)域。

展望未來，基于硅氮化鎵的射頻技術(shù)有望取代舊的磁控管和火花塞技術(shù)，充分發(fā)揮商用固態(tài)射頻能量應(yīng)用的價值和潛力，如烹飪、照明和汽車點火。我們相信，在不久的將來，上述應(yīng)用的能源/燃料效率、加熱和照明精度將有質(zhì)的飛躍。