近日，深圳平湖實驗室在高壓650V氮化鎵（GaN）功率器件領域取得關鍵進展，成功研制出高性能高壓 GaN E-HEMT（增強型高電子遷移率晶體管）器件，關鍵性能達到國際先進水平，可為數(shù)據(jù)中心一次電源、工業(yè)機器人、車載OBC提供有競爭力的解決方案。

圖1. 8英寸高壓650V GaN-on-Si E-HEMT晶圓照片

當前，650V GaN功率器件正在從消費電子快速向AI數(shù)據(jù)中心、工業(yè)、新能源汽車等市場滲透，產(chǎn)業(yè)界對器件性能與可靠性提出了更高的要求。因此，比導通電阻和品質(zhì)因數(shù)的持續(xù)優(yōu)化是提升GaN功率器件市場競爭力的關鍵。

深圳平湖實驗室高壓GaN研發(fā)團隊依托實驗室先進的8英寸Si基GaN科研中試平臺，采用p-GaN增強型技術路線，如圖2所示，先后攻克了一系列長期制約器件性能的關鍵技術：

1） 高遷移率外延技術：引入AlN插入層并優(yōu)化外延結構，實現(xiàn)二維電子氣（2DEG）遷移率突破至2050 cm²/V·s；

2） 高耐壓緩沖層外延技術：通過引入超晶格緩沖層結構，650V外延縱向擊穿電壓突破至1500V；

3） 低歐姆接觸電阻技術：采用Recess+低溫退火歐姆接觸工藝，實現(xiàn)歐姆接觸電阻(Rc)降低至 0.2Ω·mm；

圖2.器件TEM與SEM截面圖：（a）高耐壓緩沖層外延；（b）p-GaN 柵；（c）低溫歐姆接觸

基于上述核心技術突破，團隊成功研制出高性能650V GaN E-HEMT器件。如圖3所示，該器件閾值電壓大于1.5V，漏極擊穿電壓超1500V，比導通電阻低于260mΩ·mm2，優(yōu)值 FOM（Ron × Qg）小于190mΩ·nC，關鍵參數(shù)達到國際先進水平，突破現(xiàn)有650V GaN器件的性能邊界。

此項進展證實了p-GaN增強型技術路線在高性能650V高壓GaN器件領域的可實現(xiàn)性與競爭力，將進一步提升電源系統(tǒng)的功率轉換效率、功率密度和開關速度。推動整個電力電子行業(yè)向更節(jié)能、更緊湊、更智能的方向發(fā)展。

目前，基于該成果開發(fā)的DFN與TOLL封裝器件已進入工程流片階段，預計650V電壓等級樣品將于2026年第二季度對外發(fā)布，進一步推動GaN器件在數(shù)據(jù)中心、工業(yè)、新能源汽車等領域的應用。

（來源：深圳平湖實驗室）