在傳統橫向結構的GaN元件中，電流沿著晶片表面流動。而垂直GaN的GaN層則生長在氮化鎵基板上，其獨特的結構使電流能夠直接從晶片頂部流到底部，而不僅僅是在表面流動。這種垂直電流路徑讓元件能夠承受更高的電壓和更大的電流，從而實現更高的功率密度、更高的效率以及更緊湊的系統設計。
垂直架構：功率技術新高度
垂直 GaN 創新：vGaN 支援高電壓和高頻率運作，效率優於矽晶片
先進製造工廠：GaN 研發工作在占地 66,000 平方英尺、配備 GaN 生產專用工具的無塵室設施中進行。
專有 GaN 成長工藝：工程師藉助安森美 (onsemi)獨特的專有技術，直接在 GaN 晶圓上生長 GaN 層
市場領先與發展進度：安森美率先實現 vGaN 技術規模化生產，目前已向早期客戶提供 700V 和 1,200V 器件樣品
什麼是垂直 GaN？
垂直 GaN 結構：GaN 層生長在 GaN 基板上，電流可以垂直流過晶片
更高效能：與橫向 GaN 器件相比，可實現更高的電流密度和電壓
出色的開關速度：支援的開關頻率超越矽和碳化矽技術的能力範圍
先進應用：非常適合用於人工智慧資料中心、電動車充電樁與主驅逆變器，以及再生能源系統
垂直 GaN 與橫向 GaN
功率性能比較：
vGaN 正在推動眾多關鍵領域的創新和效率提升
安森美的垂直 GaN賦能未來
人工智慧資料中心：通過縮小 800V 電源轉換器的尺寸，提高計算密度
電動汽車：電動車充電速度更快，相關設備尺寸更小、效率更高
可再生能源：高效的太陽能逆變器和風能系統，減少能源浪費
航空航天：緊湊、堅固、可靠的高性能電源系統
安森美成功駕馭複雜技術，助力實現規模化創新
垂直 GaN 技術的重要進展：研究人員對這項技術的探索已超過 15 年。安森美實現垂直 GaN 的商業化，是製造領域的重要里程碑。
先進製造工藝：垂直 GaN 製造需要在塊狀基板上生長厚實且無缺陷的 GaN 層，這一過程依賴精密的外延生長技術和新型製造方法。
創新與專利組合：安森美擁有 130 多項相關專利，涵蓋元件架構和加工工藝，展現其強大的創新能力和知識產權保護水平。
GaN 的科學原理
纖鋅礦結構 - 六方晶系的優勢
高鍵合強度與低本徵缺陷
垂直 GaN 晶體的成長和摻雜過程旨在提升其性能和可靠性，同時簡化製造工藝。這一特性使垂直 GaN 有別於矽和碳化矽，成為未來高能效電子產品的戰略材料。
六方晶系的優勢：纖鋅礦晶體結構提升性能
垂直 GaN 的六方纖鋅礦晶體結構是其優異性能的基礎。這一結構賦予其獨特的電子特性，顯著增強其耐高壓能力，並有助於電源系統微型化。
這種晶系優勢與 pGaN 和 nGaN 的製備方法使垂直 GaN 有別於傳統材料，成為推動下一代電子產品性能提升的關鍵因素。
高精準度：垂直 GaN 在高溫環境中表現穩定
垂直 GaN 通過高溫成長工藝獲得出色的穩定性和性能，為高能效、高可靠性電力電子技術的發展提供支撐。
垂直 GaN 元件能夠承受超過 1,200 V 的電壓。利用該技術，已經研製出額定電壓達 3,300V 的元件。
Si、SiC 和 GaN 材料參數
GaN 在高頻應用中表現出色
GaN-on-GaN 具備高耐用性
與 GaN-on-Si/GaN-on-SiC 等橫向器件相比，垂直結構的 GaN-on-GaN 器件因其同質外延結構，天然具備更強的穩健性。
垂直 GaN：簡單的 GaN-on-GaN 三維結構
垂直 GaN-on-GaN e-JFET 提供了一種可擴展的高導電性功率開關
JFET 溝道利用 GaN 的高體遷移率，實現較低的整體 RDS(ON)
器件結構具備穩健的邊緣端接設計，可實現完整的雪崩防護能力
安森美的垂直 GaN 技術不僅是一項技術突破。對於那些尋求在能效、電氣化和先進製造領域占據領先地位的企業和國家而言，它更是一項戰略資產。
能源需求：以高效率、高性能的電力電子元件滿足 AI 和電動車市場日益增長的能源需求
性能與效率：相比傳統解決方案，更小巧、更輕便、更高效；支持先進的產品設計
產業投資：為高能效電子產品提供競爭優勢，同時具備技術前瞻性，能夠滿足未來市場需求
參考來源