Si衬底上GaN(GaN/Si)的功率开关器件被认为是最具市场竞争力的发展方向。IR、Infineon、Fairchild、Samsung等国际大型功率器件公司正积极研制GaN功率开关器件,有些已处于试生产阶段。预计2015年市场规模3.5亿美元,随后进入急剧增长期,将来可达到百亿美元的市场规模。
GaN/Si功率开关器件的研制涵盖了材料生长、器件芯片加工和封装等方面,技术难度极具挑战性,真正能实现GaN/Si功率开关器件的单位也是屈指可数。中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台从2010年开始对GaN/Si功率开关器件的关键技术开展研究,并且与苏州硅能半导体技术有限公司建立合作,还聘请国际GaN器件领域著名学者陈敬教授做技术顾问。
经过近两年的研发,研究人员近期成功研制出阈值电压3.5V、输出电流5.3A、栅极输入电压最高可达15V、击穿电压402V的AlGaN/GaN/Si HEMT常关型功率开关器件。这也是国内首次报道GaN/Si功率开关器件,它实现了对现有Si功率器件的直接替代,满足了器件应用的安全性指标要求,达到国际领先水平。
AlGaN/GaN/Si功率开关器件
芯片内部照片
AlGaN/GaN/Si功率开关器件的输出特性曲线