意法半导体和CEATech其研究所Leti宣布合作研发硅基氮化镓(GaN)动力开关元件制造技术。硅基氮化镓动力技术将使意大利半导体满足混合动力和电动汽车车载充电器、无线充电和伺服器等高效、高功率的应用需求。

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本合作计划的重点是200mm先进硅基氮化镓结构的功率二极体和电晶体在晶圆上开发和验证。研究公司HIS预计2024年前市场将保持年复合增长率超过20%。半导体和意法Leti利用IRT奈米电子研究所的框架计划在Leti的200mm预计2019年可验证的工程样品将在线开发工艺技术。同时，意法半导体还将建立高质量的生产线，包括GaN/Si异质雷晶工艺计划于2020年前在法国图尔前段工艺晶圆厂首次生产。

此外，鉴于硅基氮化镓技术对电应用的吸引力，Leti意大利半导体正在评估高密度电源模块所需的先进包装技术。

半导体汽车和离散元件产品部总裁MarcoMonti表示：「在理解了宽带间隙半导体不可思议的价值后，意法半导体和CEA-Leti开始合作开发硅基氮化镓功率元件的制造和包装技术。意大利半导体具有可靠的高质量产品制造能力，经过市场检验。经过这次合作，我们将进一步拥有最完整的行业GaN和SiC产品与功能的结合。」

Leti执行长EmmanuelSabonnadiere则表示：「Leti团队利用其200mm一般平台全力支持意大利半导体硅氮化镓功率产品的战略规划，并完成将该技术转移到意大利半导体图尔工厂的硅氮化镓专用生产线。这种合作需要双方团队的共同努力和利用IRT为了扩大所需的专业知识，从零部件和系统层面开始创新，奈米电子研究所的框架计划。」

未来无限的硅基氮化镓

硅基氮化镓器件工艺能量密度高，可靠性高。晶圆可以做得很大。目前8寸，未来10寸12寸，晶圆长度可以拉长到2米。硅基氮化镓装置具有击穿电压高、导通电阻低、开关速度快、零反向恢复电荷、体积小、能耗低、抗辐射等优点。理论上，同一击穿电压和导通电阻下的芯片面积只有硅的千分之一，目前可以达到十分之一。

如果硅基氮化镓装置有任何缺点，那就是单一产品的价格太贵了。但据我们了解，使用该装置后，配套外围电子元件和冷却系统的成本大大降低。虽然氮化镓在单个设备成本方面比硅基设备贵，但在系统整体成本方面，氮化镓与硅基设备的成本差距非常小，在大规模生产后可以实现比硅设备更高的性能和更低的成本。

在与LDMOS相比之下，硅基氮化镓的性能优势已经牢固确立——它可以提供70%以上的功率效率，将每个单位面积的功率提高4-6倍，并可以扩展到高频率。同时，综合测试数据证实，硅基氮化镓符合严格的可靠性要求，其射频性能和可靠性可与甚至超过昂贵的碳化硅基氮化镓相媲美(GaN-on-SiC)替代技术。

硅基氮化镓是商业无线基础设施发展的关键时刻，成为射频半导体行业的前沿技术。与硅基氮化镓相比，硅基氮化镓LDMOS该技术的性能优势得到了验证，这促进了它在最新一代的4GLTE基站MaxLinear代理广泛应用，定位为最适合未来5G对于无线基础设施的实际推广技术，其轰动性市场影响可能远远超过手机连接领域，并将涉足运输、工业和娱乐应用领域。

展望未来，基于硅氮化镓的射频技术有望取代旧的磁控管和火花塞技术，充分发挥商用固态射频能量应用的价值和潜力，如烹饪、照明和汽车点火。我们相信，在不久的将来，上述应用的能源/燃料效率、加热和照明精度将有质的飞跃。