在電氣化、可再生能源和人工智能數(shù)據(jù)中心的推動下，電力電子領(lǐng)域正經(jīng)歷一場變革。安森美(onsemi)憑借創(chuàng)新的垂直氮化鎵 (vGaN) 技術(shù)引領(lǐng)這一浪潮，推出的高能效系統(tǒng)重新定義了性能與可靠性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文將解答關(guān)于 vGaN 的核心疑問，并闡釋該技術(shù)對能源與電源解決方案未來發(fā)展的影響。

01 什么是垂直GaN?它與其他GaN 技術(shù)有何不同?

目前市面上的GaN 器件通常采用橫向結(jié)構(gòu)，即GaN 層生長在硅或藍(lán)寶石襯底上。而垂直 GaN 器件的 GaN 層則生長在 GaN 襯底上。這種垂直設(shè)計允許電流垂直流過芯片，而不是僅在表面流動;與橫向 GaN 器件相比，它能實現(xiàn)更高的電流密度和工作電壓，支持的開關(guān)頻率也遠(yuǎn)高于硅或碳化硅 (SiC) 器件。

02 為何稱為“垂直”氮化鎵?

垂直GaN 這個名字來自此類器件中的電流流動方向。在傳統(tǒng)(橫向)GaN 器件中，電流沿芯片表面流動。而垂直 GaN 的 GaN 層生長在氮化鎵襯底上，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)使電流能直接從芯片頂部流到底部，而不是僅在表面流動。這種垂直電流路徑讓器件能夠承受更高的電壓和更大的電流，從而實現(xiàn)更高的功率密度、更高的效率和更緊湊的系統(tǒng)設(shè)計。

03 垂直GaN 與硅和碳化硅(SiC) 相比有何優(yōu)勢?

與硅和碳化硅相比，垂直GaN 具有更寬的帶隙、更高的電子遷移率和更高的臨界電場，因此開關(guān)頻率和擊穿電壓更高，能效也更優(yōu)。從 Baliga 品質(zhì)因數(shù) (BFOM) 來看，GaN 約為硅的 1000 倍，且其缺陷密度遠(yuǎn)低于橫向 GaN 器件。

04 與競爭對手相比，安森美的垂直GaN 有何獨(dú)特之處?

安森美是率先實現(xiàn)垂直GaN 規(guī)模化量產(chǎn)和市場化的公司，擁有130 多項專利，并設(shè)有專門的研發(fā)和制造工廠。其專有的GaN-on-GaN 工藝可提供卓越的性能、可靠性和能效。

05 為什么其他公司無法實現(xiàn)垂直GaN 的規(guī)?；慨a(chǎn)與市場化?

垂直GaN 的制造需要在塊狀GaN 襯底上生長厚實且無缺陷的GaN 層，工藝難度遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)硅器件制造。精確的外延生長技術(shù)與新型制造工藝至關(guān)重要，即便是微小的晶體缺陷也會影響器件的性能和可靠性。安森美擁有 130 多項全球?qū)＠?，涵蓋器件架構(gòu)和加工工藝的各個方面。

06 為什么垂直GaN 技術(shù)對電氣化和人工智能的未來發(fā)展至關(guān)重要?

垂直GaN (vGaN) 技術(shù)對人工智能和電氣化的未來發(fā)展至關(guān)重要，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)高能效、高功率的系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)是滿足電動汽車、可再生能源和人工智能數(shù)據(jù)中心等技術(shù)日益增長的能源需求的關(guān)鍵。

07 垂直GaN 技術(shù)的主要優(yōu)勢有哪些?

垂直GaN 技術(shù)可使電動汽車用電力電子產(chǎn)品(包括逆變器和快速充電系統(tǒng))變得更小巧、更輕便且更高效。其高電壓和快速開關(guān)能力意味著電動汽車可以提升續(xù)航里程、加快充電速度并提高可靠性，同時推動關(guān)鍵汽車部件的微型化。

08 垂直GaN 技術(shù)將如何助力人工智能數(shù)據(jù)中心發(fā)展?

人工智能數(shù)據(jù)中心需要高計算密度和高能效。垂直 GaN 具有出色的功率密度和能效，可減少電源轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗，從而提升性能和降低散熱成本。這使得數(shù)據(jù)中心能夠在更小的空間內(nèi)集成更高的計算能力，從而在滿足 AI 快速發(fā)展需求的同時，有效控制能耗。

09 垂直GaN 技術(shù)如何支持可再生能源系統(tǒng)?

垂直GaN 技術(shù)能夠提升太陽能逆變器和風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率，最大限度地提高能量捕獲率并減少損耗。其高電壓耐受能力與耐用性使其非常適合各種要求苛刻的可再生能源應(yīng)用。

10 垂直GaN 技術(shù)在航空航天領(lǐng)域有何優(yōu)勢?

該技術(shù)具備尺寸緊湊、可靠性高以及能在極端條件下運(yùn)行的特點(diǎn)，因此非常適合需要電力電子設(shè)備具有高耐用性和高性能的航空航天系統(tǒng)。

垂直 GaN 為電力電子領(lǐng)域帶來突破性變革，能實現(xiàn)緊湊設(shè)計、卓越能效與高可擴(kuò)展性，適用于從電動汽車到人工智能驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心等各類應(yīng)用。安森美作為率先實現(xiàn) vGaN 規(guī)模化商用的企業(yè)，正為高性能系統(tǒng)樹立新的行業(yè)標(biāo)桿。

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