2023年11月10日，奧維頂點（北京）網絡科技有限公司在(zài)2023世界青年科學家峰會上(shàng)隆重發布了(le／liǎo)面向高電壓大(dà)電流HEMT功率器件應用的(de)850V Cynthus®系列矽基氮化镓（GaN-on-Si）外延産品。行業客戶、知名投資機構争相了(le／liǎo)解合作。

本次發布的(de)面向高電壓大(dà)電流HEMT功率器件應用的(de)850V Cynthus®系列矽基氮化镓（GaN-on-Si）外延産品與面向HMET功率器件的(de)其他(tā)襯底相比，GaN-on-Si可實現更大(dà)的(de)晶圓尺寸和(hé / huò)更多元化的(de)應用，并且可迅速導入FAB廠主流的(de)矽基芯片工藝制程，對提升功率器件良率有其獨特優勢。通過采用最先進的(de)矽基芯片工藝制程，并與Si CMOS驅動進行高良率的(de)混合集成，利用芯生代科技的(de)850V Cynthus®系列GaN-on-Si外延産品，可開發出(chū)650V、900V、以(yǐ)及1200V HEMT産品，特别适用于(yú)設計更小、更高效的(de)電源解決方案。

芯生代850V Cynthus®系列GaN-on-Si外延産品的(de)發布，在(zài)市場上(shàng)具有标志性意義。傳統的(de)氮化镓功率器件，因其最高電壓普遍停留在(zài)低壓應用階段，應用領域較爲(wéi / wèi)狹窄，限制了(le／liǎo)氮化镓應用市場的(de)增長。對于(yú)高壓GaN-on-Si産品來(lái)說(shuō)，由于(yú)氮化镓外延爲(wéi / wèi)異質外延過程，外延過程中存在(zài)諸如：晶格失配、膨脹系數失配、位錯密度高、結晶質量低等難題，因此外延生長高壓HMET用外延産品非常具有挑戰性。芯生代科技在(zài)創始人(rén)兼首席科學家鍾蓉博士的(de)帶領下，通過改進生長機理精确控制成長條件實現了(le／liǎo)外延片的(de)高均勻性；利用獨特的(de)緩沖層成長技術實現了(le／liǎo)外延片的(de)高擊穿電壓和(hé / huò)低漏電流；通過精确控制成長條件實現了(le／liǎo)出(chū)色的(de)二維電子(zǐ)氣濃度。從而(ér)，成功克服GaN-on-Si異質外延生長帶來(lái)的(de)難題，成功開發出(chū)适用于(yú)高壓的(de)850V Cynthus®系列産品（圖1）。

圖1 芯生代科技850V Cynthus®系列GaN-on-Si外延産品

具體來(lái)說(shuō)：

l 真耐高壓。在(zài)耐壓方面，在(zài)業内真正做到(dào)850V電壓條件下保持低漏電流（圖2），保證了(le／liǎo)HEMT器件産品在(zài)0-850V的(de)電壓區間上(shàng)的(de)安全穩定工作，在(zài)國(guó)内市場中位居前列。利用芯生代的(de)GaN-on-Si外延片，可開發出(chū)650V、900V、以(yǐ)及1200V HEMT産品，推動氮化镓向更高壓、更高功率應用領域邁進。

l 世界頂尖水平的(de)耐壓控制水平。通過芯生代通過關鍵技術的(de)改進，可在(zài)外延層厚度僅爲(wéi / wèi)5.33μm即可實現850V的(de)安全工作電壓，實現了(le／liǎo)158V/μm單位厚度垂直擊穿電壓，誤差小于(yú)1.5V/μm，即誤差小于(yú)1%（圖2（c）），處于(yú)世界頂尖水平。

l 國(guó)内首家實現GaN-on-Si外延産品電流密度大(dà)于(yú)100mA/mm。更大(dà)電流密度, 适合大(dà)功率應用。通過較小的(de)芯片, 較小的(de)模塊體積, 較少的(de)熱效應，可極大(dà)程度的(de)降低模塊成本。适用電網等需要(yào / yāo)更大(dà)功率和(hé / huò)更高導通電流的(de)應用場景（圖3）。

l 極低的(de)成本價格，與國(guó)内同類型産品相比成本降低70%以(yǐ)上(shàng)。芯生代首先通過業内最佳的(de)單位厚度性能提升技術，極大(dà)程度上(shàng)降低外延生長的(de)時(shí)間和(hé / huò)物料成本，使GaN-on-Si外延片成本趨近于(yú)現有矽器件外延的(de)區間，從而(ér)可大(dà)幅度降低氮化镓器件的(de)成本，推動氮化镓器件産品應用範圍朝着更深和(hé / huò)更廣的(de)方向發展。

 

（c） 單位厚度垂直擊穿電壓

圖2 850V Cynthus®系列氮化镓外延片擊穿電壓

 

圖3 850V Cynthus®系列無場闆D-mode HEMT器件的(de)源漏極電流密度 

基于(yú)芯生代850V Cynthus®系列外延片，芯生代科技展示了(le／liǎo)流片後的(de)器件産品（圖4），由于(yú)850V Cynthus®系列外延片各方面的(de)優異性能，盡管在(zài)流片工藝和(hé / huò)良率控制方面面臨着挑戰，依然能夠生産出(chū)高性能的(de)GaN基HEMT晶圓片，滿足高壓條件下的(de)器件漏電流要(yào / yāo)求。

圖4 850V Cynthus®系列外延片流片後的(de)晶圓片

鍾蓉博士表示：“由于(yú)我們采用了(le／liǎo)全新的(de)外延生長工藝，可大(dà)幅緩解GaN與矽襯底之(zhī)間的(de)熱應力、調控外延片平整度，同時(shí)采用獨有的(de)零缺陷薄膜制備技術，顯著提高了(le／liǎo)外延層各層薄膜生長的(de)質量，并通過自主研發的(de)高電壓控制技術，實現了(le／liǎo)850V Cynthus®系列外延片的(de)高電壓、高穩定性和(hé / huò)高質量；同時(shí)，GaN HEMT器件設計公司可以(yǐ)采用場闆或其他(tā)手段，将可用電壓提高到(dào)遠超過850V，這(zhè)意味着我們與優異的(de)器件設計公司合作，我們現在(zài)的(de)技術極有可能用于(yú)900V的(de)場景。另外，由于(yú)我們新的(de)方法在(zài)成本控制方面有顯著的(de)優勢，可以(yǐ)将制備成本降低到(dào)原來(lái)的(de)30%。通過我們的(de)方法，850V Cynthus®系列外延片的(de)成本可以(yǐ)遠遠低于(yú)現有矽外延片的(de)成本，意味着氮化镓器件在(zài)800伏電驅或其他(tā)高壓應用上(shàng)将發揮重要(yào / yāo)作用，同時(shí)相比于(yú)碳化矽器件，在(zài)成本上(shàng)也(yě)會有更大(dà)的(de)優勢，證明未來(lái)高壓氮化镓器件在(zài)工業和(hé / huò)能源應用市場将會有更大(dà)的(de)發展空間。目前公司正處于(yú)上(shàng)升階段，正在(zài)尋找上(shàng)下遊合作機會與開展新一(yī / yì ／yí)輪融資。”