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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)動力開關元件制造技術。硅基氮化鎵動力技術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先進硅基氮化鎵結構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預計2024年前市場將保持年復合增長率超過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預計2019年可驗證的工程樣品將在線開發(fā)工藝技術。同時，意法半導體還將建立高質量的生產(chǎn)線，包括GaN/Si異質雷晶工藝計劃于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對電應用的吸引力，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。

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。意大利半導體具有可靠的高質量產(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，并完成將該技術轉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、開關速度快、零反向恢復電荷、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備成本方面比硅基設備貴，但在系統(tǒng)整體成本方面，氮化鎵與硅基設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。

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

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