深圳平湖实验室100V GaN功率器件综合性能达行业先进水平

近日，深圳平湖实验室在100V氮化镓（GaN）功率器件领域取得关键进展，成功研制出高性能100V GaN E-HEMT（增强型高电子迁移率晶体管）器件与封装工程样品，关键性能达到行业先进水平，可为数据中心二次电源、人形机器人与无人机电机驱动提供有全新解决方案。

图1. 8英寸100 V GaN-on-Si E-HEMT晶圆与高散热封装样品照片

随着人工智能、人形机器人与无人机电机驱动领域的快速发展，传统功率电子系统的物理性能极限已经成为限制其应用的关键瓶颈，开发更高效率、更紧凑尺寸和更可靠的先进功率电子系统是推动这些领域的关键所在。作为宽禁带半导体代表之一的GaN器件，凭借其高电子迁移率、高速开关等特性，被视为下一代高效功率转换系统的核心。

深圳平湖实验室GaN研发团队依托实验室先进的8英寸Si基GaN科研中试平台，采用p-GaN增强型技术路线，如图2所示，先后攻克了一系列长期制约器件性能的关键技术：

1) 高迁移率外延技术：率先引入AlN插入层并优化外延结构，实现二维电子气（2DEG）迁移率超2050 cm2/V·s；

2）完成高深宽比欧姆接触形貌开发，实现欧姆接触电阻RC降低至0.2 Ω·mm;

3) 开发小线宽、低宽距比、低寄生的后段互联方案;

图2.器件TEM与SEM截面图：（a）高深宽比欧姆接触形貌；（b）后端互联

基于上述核心技术突破，团队成功研制出高性能100 V GaN E-HEMT器件。其中代表性的100V GaN科研小器件性能如图3所示，该器件阈值电压大于1V，漏极击穿电压超200V，比导通电阻低于15mΩ·mm2，优值 FOM（Ron × Qg）小于21mΩ·nC，关键参数达到行业先进水平。

图3. 100V GaN E-HEMT科研小器件电性(a)转移；(b)导通电阻；(c)漏极击穿

目前，基于该100V GaN器件成果开发的高散热封装样品已研制完成，进入可靠性与应用验证阶段，预计于2026年第一季度对外供样。推动GaN器件在数据中心、人形机器人与低空飞行电机驱动等领域的应用。

来源：深圳平湖实验室

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