安森美，发布垂直氮化镓半导体

在人工智能数据中心、电动汽车、可再生能源等领域快速发展的当下，全球能源需求呈现增长态势。相关数据显示，部分大型AI 数据中心的耗电量已接近中小型城市水平，而电动汽车与充电基础设施的普及，进一步提升了对高效能源转换技术的需求。当前，电力消耗增速与高效发电、输电能力的提升速度存在差距，能效优化成为各行业技术发展中需要应对的重要课题。在此背景下，安森美半导体（Onsemi）推出垂直氮化镓（vGaN）功率半导体技术，该技术基于 GaN-on-GaN 架构，在功率密度、转换效率和结构稳定性方面形成特色，为高能耗应用领域提供了新的技术选择。

安森美vGaN 技术的核心特征体现在衬底选择与电流传导方式上，与传统氮化镓器件存在差异。目前市面上多数商用氮化镓（GaN）器件采用硅或蓝宝石作为衬底，电流以横向方式沿芯片表面传导。这类架构在电压承受范围、功率密度及热稳定性等方面存在一定限制，难以适配部分高电压、大电流应用场景。而安森美 vGaN 技术采用 GaN-on-GaN 方案，通过在氮化镓衬底上生长氮化镓功能层，实现电流垂直流经芯片本体的传导模式。这种垂直架构使该技术能够处理 1200 伏及以上的电压，且具备较快的开关频率，在极端温度、复杂电磁环境等条件下可保持稳定工作状态，其热稳定性也得到了验证。从性能指标来看，vGaN 器件在电压承受能力、开关频率、可靠性和耐用性方面，相比硅基 GaN 和蓝宝石基 GaN 器件具有一定优势，为功率电子设备的设计提供了更多可能性。

在安森美半导体位于纽约州锡拉丘兹的工厂生产的完全加工的GaN-on-GaN晶圆

在核心性能表现上，vGaN 技术呈现出三方面特点。其一，功率密度表现突出。借助垂直传导架构的空间利用优势，vGaN 器件可在较小的芯片面积内处理较高电压与较大电流。根据公开信息，与市售主流横向 GaN 器件相比，vGaN 器件的尺寸约为前者的三分之一，这一特点使终端设备在维持同等功率输出的情况下，能够进行更紧凑的结构设计，适用于对空间有严格限制的应用场景。其二，能源转换效率有所提升。通过优化材料界面特性与器件结构，vGaN 技术可将电力转换过程中的能量损耗降低近 50%，这一变化能够减少设备运行时的发热量，既有助于提升能源利用效率，也可降低冷却系统的设计复杂度与运行能耗，为设备长期稳定运行提供支持。其三，利于系统集成的紧凑化。该技术的高开关频率特性，可使电容器、电感器等无源元件的尺寸得以缩小，同时减少组件使用数量，使电源系统在体积和重量上实现优化，不仅有助于降低系统总成本，还能提升设备的便携性与安装灵活性。

vGaN 技术的研发与成熟，依托于安森美半导体长期的技术投入。该技术由安森美半导体位于纽约州锡拉丘兹的研发团队主导开发，经过多年技术攻关，在基础材料研究、器件结构设计、制造工艺优化及系统应用验证等多个环节形成积累。截至目前，相关技术已获得 130 多项全球专利，覆盖基础工艺、器件架构、制造流程及系统应用等领域，构建了相应的技术储备。研发过程中，团队解决了在体氮化镓衬底上生长无缺陷氮化镓层、垂直传导结构中界面接触电阻控制、热扩散优化等关键技术问题，为 vGaN 器件的规模化生产提供了技术支撑。安森美半导体企业战略高级副总裁 Dinesh Ramanathan 表示，垂直氮化镓技术将对行业发展产生影响，有助于巩固公司在能效相关领域的技术地位。随着电气化和人工智能在各行业的渗透，能效已成为技术进步的重要评价维度，vGaN 技术纳入公司功率产品组合后，可为客户提供更多性能选择，契合当前行业对能效和功率密度的需求。

从应用场景来看，vGaN 技术已在多个领域展现出适配潜力。在人工智能数据中心领域，vGaN 器件可应用于 800V 直流 - 直流转换器，能够减少组件数量、提升功率密度，进而降低机架部署成本与运行能耗，符合数据中心绿色运营的发展方向；在电动汽车领域，基于 vGaN 技术的逆变器具备体积小、重量轻、效率较高的特点，可降低车辆能耗，对延长续航里程有积极作用，同时能够简化整车电力系统设计；在充电基础设施领域，该技术可助力实现充电速度提升、设备体积缩小及耐用性增强，为用户充电体验优化和充电网络普及提供支持；针对可再生能源系统，vGaN 器件的高电压处理能力可降低太阳能和风能逆变器的能量损耗，有助于提升清洁能源的利用效率；在储能系统（ESS）中，该技术能够为电池转换器和微电网提供双向电力传输服务，其传输特点包括快速、高效、高密度，可增强储能系统的响应速度与运行稳定性；在工业自动化领域，采用 vGaN 技术的电机驱动器和机器人设备，在体积、散热及效率方面表现出优势，能够提升生产线设备运行效率，降低工厂能耗成本；在航空航天、国防和安全领域，vGaN 技术的高性能、高稳定性及紧凑设计特点，可满足极端环境下的应用需求，为相关装备的技术升级提供支持。

目前，安森美半导体已启动vGaN 技术的市场化推进工作，正向早期客户寄送 700V 和 1200V 两种规格的器件样品，标志着该技术从研发阶段逐步向商业化落地过渡。作为功率半导体领域的一项新技术，vGaN 技术丰富了安森美半导体的高端产品体系，也为行业提供了新的技术解决方案。在能源利用日益受到重视的当下，vGaN 技术带来的能耗降低效果，具有实际应用价值。随着制造工艺的持续优化与生产成本的合理控制，vGaN 技术的应用场景有望进一步拓展，从高端工业领域逐步向更多领域渗透，为各行业的能效提升与技术升级提供支撑，推动相关产业向高效节能的方向发展。