半导体大佬撑腰之下 GaN功率半导体能取代MOSFET？

2016-10-27 04:13

　　“如果你需要使用超级结来满足你的要求，那么就使用它。你转向GaN的唯一原因是GaN更便宜或者应用需要更高的密度或效率，即在不牺牲效率的情况下实现更高的频率，”Persson说。“我们认为，GaN将主要在600伏应用中占主导，而到了1200伏区间，我们相信碳化硅MOSFET代表了它的未来。”

　　随着时间的推移，这些技术将开始互相重叠。“在重叠区间，由成本等特定的标准决定使用哪种技术。这也归结于这个应用是一个成本驱动的设计，还是一个性能和密度驱动的设计。这个灰色重叠地带将随着时间的推移和生产的成熟度而变化。”他说。

　　什么是GaN？
　　可以肯定的是，GaN基功率半导体不会在一些制造和生产存在挑战的领域占据主导地位。在整个工艺流程中，GaN器件是从硅衬底开始制造的，先在硅衬底上生长氮化铝（AlN）层，然后使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在AlN层上生长GaN。AlN层用作衬底和GaN之间的缓冲层。

　　应用材料公司技术营销和产品战略总监Ben Lee在一篇博客中提道：“这些（宽带隙）衬底的挑战在于它极其昂贵，而且难以制造。与硅衬底相比，GaN衬底通常为6英寸或更小。有些是8英寸，但供应相当有限。SiC衬底现在正在采用的是六英寸。”

　　还有其它一些问题。“对于GaN而言，由于GaN和硅之间存在晶格失配，所以必须要用AlN缓冲层，”Lee说。“这些缓冲层非常重要，需要进行调谐以帮助最小化电荷陷阱。”

　　因此，业界必须继续解决这些问题。“（目标是）解决这些固有的挑战，如晶格失配、热膨胀系数不同，以及能够适应垂直电压跌落的较厚的缓冲层。”Wavetek的Huang说。

　　在元器件方面，EPC表示，传统的耗尽型GaN芯片在操作中为“常开”状态，因此必须先施加负偏压。如果没有这么设计，系统将发生短路，这使得它们不适合许多应用。

　　因此，供应商已经从耗尽型器件转移到增强型器件。这些器件对于OEM更为理想，通常是关断状态，直到电压施加到栅极后才会打开。

　　不过，问题依然很清楚-客户会购买这些元件吗？GaN确实很有前途，但行业倾向于固守如功率MOSFET这种更熟悉的技术。IHS的分析师称：“供应商们需要进行广泛且有效的教育活动，以向客户解释为什么使用以及如何充分利用GaN技术。”