ST 和Exagan开启GaN发展新篇章
氮化镓（GaN）是一种III-V族宽能隙化合物半导体材料，能隙为3.4 eV，电子迁徙率为1，700 cm2/Vs，而硅的能隙和电子迁徙率分别为1.1 eV和1，400 cm2/Vs。是以，GaN的固有性质让器件具有更高的击穿电压和更低的通态电阻，这就是说，与同尺寸的硅基器件比拟，GaN器件可以处理更大年夜的负载，能效更高，物料清单成本更低。
在以前的十多年里，行业专家和分析人士一向在猜测，基于GaN功率开关器件的黄金时代即将到来。与应用广泛的MOSFET硅功率器件比拟，基于GaN的功率器件具有更高的效力和更强的功耗处理才能。这些优势恰是当下高功耗高密度体系、大年夜数据办事器和计算机所须要的。
选用困境
一方面，GaN器件的人气越来越高，频繁地涌如今日常用品中，诸如手机充电器等终端产品的用户都开端摸索、揭秘GaN，各类开箱、拆解视频在社交软件上层出不穷，很多大年夜众科技媒体更是竭尽全力地介绍GaN产品的好处。但另一方面，GaN器件的特点也意味着在应用它时，开辟人员须要有更合理严密的设计，如更多地推敲栅极驱动，电压和电流转换速度，电流等级，噪声源和耦合构造推敲身分对导通和关断所带来的影响。是以，某些工业产品制造商仍会因担心潜在的PCB从新设计或采购问题而避免应用GaN。
ST和Exagan：把握先机的重要性
在看到GaN的成长潜力后，ST开端加强在这种复合伙料上的投资和生态体系的开辟。
2020年3月，ST收购了Exagan的大年夜部分股权。Exagan是法国的一家拥有独特的外延层发展技巧的立异型企业，是为数不多几家有才能在8吋（200 mm）晶圆上大年夜范围安排并制造GaN芯片的厂商。ST对Exagan的并购是其经久投资功率化合物半导体技巧筹划的一部分。此次收购进步了ST在汽车、工业和花费级高频大年夜功率GaN的技巧积聚、有助于其开辟筹划和营业的扩大年夜。经由过程与Exagan签订并购协定，ST将成为第一家产品组合有耗尽模式 / depleTIon-mode（D模式）和加强模式 / enhancement-mode（E模式）两种GaN器件的公司。D模式高电子迁徙率晶体管（HEMT）采取“ 常开”芯片构造，具有一条天然导电通道，无需在栅极上施加电压。D模式是GaN基器件的天然存在情势，一般是经由过程共源共栅构造来集成低压硅MOSFET。另一方面，“ 常开”或E模式器件具有一条P-GaN沟道，须要在栅极施加电压才能导通。这两种模式都越来越多地涌如今花费者、工业、电信和汽车应用中。
同年9月，ST宣布了业内首个600 V 体系级封装MASTERGAN1， 该系列产品采取半桥拓扑集成一个栅极驱动器和两个加强式GaN晶体管，为设计高成本效益的笔记本、手机等产品电源供给了新的选择，是今朝市场上首个且独一的集成两个加强式GaN晶体管的体系级封装。
ST和Exagan： 加快GaN的大年夜范围应用
更大年夜的晶圆，更高的范围经济效益
一项新技巧只有在包管临盆效力的前提才能获得大年夜范围应用。在本世纪初，半导体行业还在尽力解决GaN晶体中的大年夜量缺点导致器件无法应用的问题，这切实其其实某种程度上取得了一些成就并改良了情况。然而，只有制造工艺赓续改进，工程师才能符合实际地用GaN功率器件设计产品。Exagan的研发工作实现了这一点 ——在进步产品良率的同时还应用8吋晶圆加工芯片。
Exagan负责调和PowerGaN体系和应用生态体系的产品应用总监Eric Moreau解释说：“当我们开端创办Exagan时，就已经控制了发展外延层的专业常识。然则我们的目标是想超出行业标准。当时，大年夜家都在用6吋（150mm）的晶圆。假如可以或许克服8吋晶圆的挑衅，我们将领先业界，将能供给大年夜范围市场渗入渗出所需的产品良率和范围经济效益。”
若何应用好现有CMOS晶圆厂
无论采取哪一种技巧，工程师第一个推敲的都是先获得厂商的供货包管，尤其是在设计产量很大年夜的产品时。在获得Exagan的技巧、外延工艺和专业常识后， ST如今正在将这项技巧融入现有晶圆厂，而无需投入巨资采购专门的制造设备。工厂可以获得更高的产品良率，更快地进步产能 —— 这意味着成本效益更高的解决筹划和靠得住性更高的供给链指日可待。
ST和Exagan：技巧的融合进级对行业的意义
厚积薄发
工程师想要说服治理者采取GaN，就必须证实GaN的价值主意。理论参数固然重要，但决定计划者更看重实际价值。展示电路机能是设计团队解决这一挑衅的办法之一。事实上，GaN器件可以大年夜幅降低导通和开关损耗，进而降低冷却体系的物料清单成本。此外，更好的开关机能意味着可以应用更小更轻的无源元件，即电容和电感。更高的功率密度可以或许让工程师开辟出更紧凑的体系（尺寸缩小到四分之一）。是以，即使比硅器件（MOSFET或IGBT）贵，GaN器件带来的好处仍然让其在竞争中处于优势。
经由过程并购Exagan公司，ST将拥有强大年夜的GaN IP组合，将可以或许同时供给E型和D型两种GaN产品，制订明白的将来十年产品开辟路线图。ST的GaN营业部分经理Roberto Crisafulli表示：“经由过程引进Exagan独有的专业常识技巧，ST进一步巩固了在GaN技巧范畴的地位。此举将有助于加强ST在新型复合伙料功率半导体范畴的无可争议的世界领先地位。”
开路前锋
四十年前，跟着半导体行业开端用硅制造晶体管，硅被广泛用于电子产品。恰是有了如许一个基本，硅器件的立异至今旭日东升。假如制造商还看不到一项技巧的某些积极的成果，他们就不克不及找到合适的来由推动这一项技巧。经由过程整合和Exagan的技巧，ST有信念为将来的GaN投资和立异奠定这一坚实的基本。简而言之，今日的GaN就是40年前的硅，今朝固然还只是锋芒初绽，但其成长潜力弗成小觑。
