ST和Leti合作研制GaN功率開關(guān)器件制造技術(shù)

橫跨多重電子應(yīng)用領(lǐng)域的全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics，簡稱ST）和CEA Tech下屬的研究所Leti今天宣布合作研制硅基氮化鎵（GaN）功率開關(guān)器件制造技術(shù)。該硅基氮化鎵功率技術(shù)將讓意法半導(dǎo)體能夠滿足高能效、高功率的應(yīng)用需求，包括混動和電動汽車車載充電器、無線充電和服務(wù)器。

本合作項目的重點是開發(fā)和檢測在200mm晶片上制造的先進的硅基氮化鎵功率二極管和晶體管架構(gòu)。研究公司IHS認(rèn)為，該市場將在2019年至2024年有超過20％的復(fù)合年增長率。意法半導(dǎo)體和Leti利用IRT納電子研究所的框架計劃，在Leti的200mm研發(fā)線上開發(fā)工藝技術(shù)，預(yù)計在2019年完成工程樣品的驗證。同時，意法半導(dǎo)體還將建立一條高品質(zhì)生產(chǎn)線，包括GaN / 硅異質(zhì)外延工序，計劃2020年前在法國圖爾前工序晶圓廠進行首次生產(chǎn)。

此外，鑒于硅基氮化鎵技術(shù)對功率產(chǎn)品的吸引力，Leti和意法半導(dǎo)體正在評測高密度電源模塊所需的先進封裝技術(shù)。

意法半導(dǎo)體汽車與分立器件產(chǎn)品部總裁Marco Monti表示：“在認(rèn)識到寬帶隙半導(dǎo)體令人難以置信的價值后，意法半導(dǎo)體與CEA-Leti開始合作研發(fā)硅基氮化鎵功率器件制造和封裝技術(shù)。ST擁有經(jīng)過市場檢驗的生產(chǎn)可靠的高質(zhì)量產(chǎn)品的制造能力，此次合作之后，我們將進一步擁有業(yè)界最完整的GaN和SiC產(chǎn)品和功能組合?！?/p>

Leti首席執(zhí)行官Emmanuel Sabonnadiere表示：“Leti的團隊利用Leti的200mm通用平臺全力支持意法半導(dǎo)體的硅基氮化鎵功率產(chǎn)品的戰(zhàn)略規(guī)劃，并準(zhǔn)備將該技術(shù)遷移到意法半導(dǎo)體圖爾工廠硅基氮化鎵專用生產(chǎn)線。這個合作開發(fā)項目需要雙方團隊的共同努力，利用IRT納電子研究所的框架計劃來擴大所需的專業(yè)知識，在設(shè)備和系統(tǒng)層面從頭開始創(chuàng)新?！?/p>

相較于采用硅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的器件，更高的工作電壓、頻率和溫度是寬帶隙半導(dǎo)體材料GaN制成的器件的固有優(yōu)勢。除功率氮化鎵技術(shù)外，意法半導(dǎo)體還在開發(fā)另外兩種寬帶隙技術(shù)：碳化硅（SiC）和射頻氮化鎵（GaN）。

在GaN領(lǐng)域除了與CEA-Leti合作外，意法半導(dǎo)體不久前還宣布了與MACOM合作開發(fā)射頻硅基氮化鎵技術(shù)，用于MACOM的各種射頻產(chǎn)品和和意法半導(dǎo)體為非電信市場研制的產(chǎn)品。兩個研發(fā)項目都使用GaN，很容易引起混淆，但是，這兩種研發(fā)項目使用結(jié)構(gòu)不同的方法，應(yīng)用優(yōu)勢也不同。例如，功率硅基氮化鎵技術(shù)適合在200mm晶片上制造，而射頻硅基氮化鎵目前至少更適合在150mm晶片上制造。無論哪種方式，因為開關(guān)損耗低，GaN技術(shù)都適用于制造更高頻率的產(chǎn)品。

另一方面，碳化硅器件的工作電壓更高，阻斷電壓超過1700V，雪崩電壓額定值超過1800V，通態(tài)電阻低，使其非常適用于能效和熱性能出色的產(chǎn)品。憑借這些特性，SiC非常適合電動汽車、太陽能逆變器和焊接設(shè)備等應(yīng)用。