安森美官宣：进军垂直氮化镓

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来 源： 内容 综合自安森美 。

随着人工智能数据中心、电动汽车和其他高能耗应用领域对能源需求的激增，安森美半导体推出了垂直氮化镓(vGaN) 功率半导体，为这些应用领域的功率密度、效率和耐用性树立了新的标杆。这些突破性的新一代 GaN-on-GaN 功率半导体采用垂直导电方式，电流可垂直流经化合物半导体，从而实现更高的工作电压和更快的开关频率，最终实现节能，并为人工智能数据中心、电动汽车、可再生能源以及航空航天、国防和安全等领域打造更小巧、更轻便的系统。

据介绍，安森美半导体（Onsemi）的vGaN技术是一项突破性的功率半导体技术，为人工智能和电气化时代树立了效率、功率密度和耐用性的新标杆。该技术由安森美半导体位于纽约州锡拉丘兹的晶圆厂研发和制造，安森美半导体拥有超过130项全球专利，涵盖垂直GaN技术的一系列基础工艺、器件设计、制造和系统创新。

“垂直氮化镓技术将彻底改变行业格局，巩固安森美半导体在能效和创新领域的领先地位。随着电气化和人工智能重塑各行各业，能效已成为衡量进步的新标杆。将垂直氮化镓技术纳入我们的功率产品组合，为客户提供了实现卓越性能的终极工具。凭借这一突破，安森美半导体正在引领未来，在这个未来，能效和功率密度将成为竞争的关键。” 安森美半导体企业战略高级副总裁 Dinesh Ramanathan 表示。

世界正步入一个能源成为制约技术进步的关键因素的新时代。从电动汽车和可再生能源，到如今耗电量超过某些城市的AI数据中心，电力需求增长速度远超我们高效发电和输电的能力。如今，节省的每一瓦电力都至关重要。

安森美半导体的vGaN技术旨在处理单片芯片中的高电压（1200伏及以上），并以卓越的效率在高频下切换大电流。采用该技术构建的高端电源系统可将损耗降低近50%，并且由于工作频率更高，还可以大幅缩小器件尺寸，包括电容器和电感器等无源器件。此外，与市售的横向GaN器件相比，vGaN器件的尺寸大约只有其三分之一。这使得安森美半导体的vGaN技术成为对功率密度、散热性能和可靠性要求极高的关键高功率应用的理想选择，例如：

1、人工智能数据中心：减少组件数量，提高用于人工智能计算系统的 800V 直流-直流转换器的功率密度，从而大幅降低机架成本

2、电动汽车：更小、更轻、更高效的逆变器，以增加电动汽车的续航里程

3、充电基础设施：更快、更小、更耐用的充电器

4、可再生能源：更高的电压处理能力，更低的太阳能和风能逆变器能量损耗

5、储能系统（ESS）：为电池转换器和微电网提供快速、高效、高密度的双向电力

6、工业自动化：更小巧、更凉爽、更高效的电机驱动器和机器人

7、航空航天、国防和安全：更高的性能、更强的坚固性和更紧凑的设计

安森美表示，目前市面上大多数商用氮化镓 (GaN) 器件并非采用 GaN 衬底，而是主要采用硅或蓝宝石衬底。对于超高压器件，安森美半导体 (Onsemi) 的 vGaN 技术采用 GaN-on-GaN 技术，使电流能够垂直流经芯片，而非流经其表面。这种设计可实现更高的功率密度、更佳的热稳定性以及在极端条件下的稳定性能。凭借这些优势，vGaN 超越了硅基 GaN 和蓝宝石基 GaN 器件，实现了更高的电压承受能力、更高的开关频率、更优异的可靠性和更强的耐用性。这使得开发更小、更轻、更高效的电源系统成为可能，同时降低了散热需求并降低了系统总成本。主要优势包括：

1、更高的功率密度：垂直氮化镓可以在更小的空间内处理更高的电压和更大的电流。

2、更高的效率：减少电力转换过程中的能量损失，降低发热量并减少冷却成本。

3、紧凑型系统：更高的开关频率可以减小电容器和电感器等无源元件的尺寸。

安森美的新一代产品

安森美半导体（Onsemi）的垂直氮化镓（vGaN）晶体管是新一代功率器件，旨在以远超传统硅芯片的效率，在高频下处理极高电压。这项业界领先的技术由安森美半导体位于纽约州锡拉丘兹的研发团队率先开发。该公司拥有占地 66,000 平方英尺的先进设施，其中包括一个配备高度专业化设备的洁净室，所有设备均专用于 vGaN 的研发。

安森美表示，目前商用 GaN 器件通常采用横向结构，即 GaN 生长在硅或蓝宝石衬底上。而垂直 GaN 则直接在 GaN 衬底上生长 GaN。这种垂直设计允许电流直接流经芯片，而不仅仅是流过其表面，从而实现比横向 GaN 器件更高的电流密度和工作电压，并实现比硅或碳化硅 (SiC) 更高的开关频率。因此，垂直氮化镓技术能够制造出更小、更轻、更高效的电子产品——从电动汽车充电器到人工智能数据中心和可再生能源系统等等。

安森美指出，研究人员对垂直氮化镓（GaN）技术的研究已超过15年，但直到现在，安森美半导体（Onsemi）才成为全球首家将其大规模推向市场的公司。垂直氮化镓的制造工艺本身就非常复杂，因为它需要在体氮化镓衬底上生长厚而无缺陷的氮化镓层——这一过程远比标准的硅制造工艺复杂得多。实现这一目标需要精确的外延生长和针对其垂直架构量身定制的创新技术。安森美半导体拥有超过130项专利，涵盖了器件基本架构和工艺的各个方面。这在材料科学和制造领域都是一项巨大的挑战，就像在人行道宽度的地基上建造摩天大楼一样。

值得一提的是，在去年年底，安森美宣布以2000万美元（约合人民币1.46亿）的价格收购了位于纽约州德威特的原 NexGen Power Systems 氮化镓晶圆制造厂，并计划雇用多达 100 名员工来运营该工厂。

此前资料系那是，该氮化镓晶圆厂由纽约州斥资近 1 亿美元（约合人民币7.3亿）建造，但之前的两家租户却相继撤出/倒闭：

2013 年 11 月，纽约州为Soraa提供了9000万美元（约合人民币6.57亿），用于建造氮化镓工厂。但在2017 年，Soraa宣布在工厂施工中途撤出，导致该工厂停摆。

2017 年 12 月，NexGen继续租赁该工厂，承诺斥资 4850万美元（约合人民币3.54亿）进行建设，纽约州也批准拨款1500万美元（约合人民币1.1亿），以帮助NexGen完成工厂的建设工作。然而，NexGen于2023年圣诞节前夕宣布倒闭，工厂随之关闭，工人也被解雇。

针对安森美此次收购，纽约州经济发展办公室首席运营官兼执行副专员 Kevin Younis表示，与 NexGen 一样，安森美也生产氮化镓基半导体，而该工厂已经具备生产此类芯片的设备，所以安森美对其感兴趣。

附：安森美氮化镓展示

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