onsemi Unveils Vertical GaN Semiconductors: A Breakthrough for AI and Electrification

安森美基于全新GaN-on-GaN技术，其垂直GaN架构为功率密度、能效和耐用性树立新标杆

核心摘要

随着全球能源需求因 AI 数据中心、电动汽车以及其他高能耗应用而激增，安森美推出垂直氮化镓（vGaN）功率半导体，为相关应用的功率密度、能效和耐用性树立新标杆。这些突破性的新一代 GaN-on-GaN 功率半导体能够使电流垂直流过化合物半导体，能实现更高的工作电压和更快的开关频率，助力AI 数据中心、电动汽车（EV）、可再生能源，以及航空航天等领域实现更节能、更轻量紧凑的系统。

要点

• 专有的GaN-on-GaN技术实现更高压垂直电流导通，支持更快的开关速度和更紧凑的设计。
• 这一突破性方案降低能量损耗和热量，损耗减少近50%。
• 由安森美在纽约锡拉丘兹的研发团队开发，涵盖基础工艺、器件架构、制造及系统创新的130多项专利。
• 安森美向早期客户提供700V和1,200V器件样品。

安森美的垂直GaN技术是一项突破性的功率半导体技术，为AI和电气化时代树立了在能效、功率密度和耐用性方面的新标杆。该技术在安森美纽约锡拉丘兹的工厂研发和制造，并已获得涵盖垂直GaN技术的基础工艺、器件设计、制造以及系统创新的130多项全球专利。

“垂直GaN是颠覆行业格局的技术突破，巩固了安森美在能效与创新领域的领先地位。随着电气化和人工智能重塑产业格局，能效已成为衡量进步的新标杆。我们的电源产品组合中新增垂直GaN技术，赋能客户突破性能边界，是打造更具竞争力产品的理想选择。安森美这一突破，正开创以能效与功率密度为制胜关键的未来。”安森美企业战略高级副总裁 Dinesh Ramanathan说。

世界正步入一个全新的时代，能源正成为技术进步的关键制约因素。从电动汽车和可再生能源，到如今甚至超过一些城市耗电量的AI数据中心，电力需求的增长速度远超我们高效发电与输电的能力。如今，每一瓦的节能都至关重要。

安森美的垂直氮化镓技术采用单芯片设计，可应对1,200伏及以上高压，高频开关大电流，能效卓越。基于该技术构建的高端电源系统能降低近50%的能量损耗，同时因其更高的工作频率，因而电容器和电感等被动元件尺寸可缩减约一半。而且，与目前市售的横向GaN器件相比，垂直氮化镓器件的体积约为其三分之一。因此，安森美的垂直氮化镓尤为适合对功率密度、热性能和可靠性有严苛要求的关键大功率应用领域，包括：

• AI数据中心：减少元器件数量，提高AI计算系统800V DC-DC转换器的功率密度，显著优化单机架成本
• 电动汽车：打造更小、更轻、更高效的逆变器，提升电动汽车续航里程
• 充电基础设施：实现更快、更小、更稳健的充电设备
• 可再生能源：提升太阳能和风能逆变器的电压处理能力，降低能量损耗
• 储能系统（ESS）：为电池变流器和微电网提供快速、高效、高密度的双向供电
• 工业自动化：开发体积更小、散热性能更好、能效更高的电机驱动和机器人系统
• 航空航天：打造性能更强、稳健性更高、设计更紧凑的方案

目前市售的大多数GaN器件都采用非氮化镓衬底，主要是硅或蓝宝石衬底。对于超高压器件，安森美的垂直氮化镓（vGaN）采用GaN-on-GaN技术，使电流能够垂直流过芯片，而不是沿表面横向流动。这设计可实现更高的功率密度、更优异的热稳定性，且在极端条件下性能依旧稳健。凭借这些优势，vGaN全面超越了硅基氮化镓（GaN-on-silicon）和蓝宝石基氮化镓（GaN-on-sapphire）器件，提供更高的耐压能力、开关频率、可靠性以及耐用性。这有助于开发更小、更轻便、更高效的电源系统，同时降低散热需求和整体系统成本。主要优势包括：

• 更高的功率密度：垂直GaN能以更小的尺寸承受更高的电压和更大的电流
• 更高的能效：在功率转换过程中减少能量损耗，降低发热量和散热成本
• 系统更紧凑：更高的开关频率能缩减电容器和电感器等无源元件的尺寸

供货

目前安森美向早期客户提供样品。

更多信息：

• 垂直氮化镓概览
• 垂直氮化镓说明书
• 安森美垂直氮化镓 (vGaN) -技术页