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基于直接散热层键合的GaN功率器件在供电网络上的三维芯片集成
3-D On-Chip Integration of GaN Power Devices on Power Delivery Network (PDN) With Direct Heat Spreading Layer Bonding for Heterogeneous 3-D (H3D) Stacked Systems
Jaeyong Jeong · Chan Jik Lee · Sung Joon Choi · Nahyun Rheem 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
异构三维（H3D）堆叠系统在高性能计算（HPC）以及人工智能/机器学习（AI/ML）应用方面具有诸多优势。然而，要实现H3D系统，需要重新设计电源分配网络（PDN），以在三维堆叠系统中实现高效的电源传输，并需要热管理解决方案。为了为H3D系统开发高效的PDN，建议采用三维集成片上功率器件。在这项工作中，我们展示了一种通过直接热扩散层键合技术集成在CMOS芯片PDN上的H3D集成氮化镓（GaN）功率器件。该GaN功率器件设计为同时集成增强型（E - 模式）和耗尽型（D - 模式），栅长（$L_{\...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN功率器件三维集成技术虽然目前主要面向高性能计算和AI/ML应用，但其核心创新对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的前瞻性价值。 该技术的关键突破在于两个方面：首先，GaN器件实现了22.3Ω·mm的导通电阻和137V的击穿电压，性能显著超越硅基器件，这与我们...
耐受1.27 GW/cm²反向阻断的E型GaN-Si(100)单片异质集成级联开关
1.27 GW/cm² Reverse Blocking E-Mode GaN-Si(100) Monolithic Heterogeneous Integration Cascode Switch With Ultralow Turn-On Voltage and Dynamic RON
Yutong Fan · Weihang Zhang · Yachao Zhang · Yinhe Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本文中，展示了一种在具有氮化铝（AlN）缓冲层的碳化硅（SiC）衬底上实现的具有反向阻断兼容性的增强型（E - Mode）氮化镓 - 硅（GaN - Si(100)）单片异质集成共源共栅开关（RBMHIC - 开关）。栅漏间距（LGD）小于 22 微米的 RBMHIC - 开关的阈值电压（VTH）为 2.64 V，正向栅极电压摆幅达 16.27 V，导通电压（VON）为 0.3 V，在 - 2000 V 时反向漏电流（IR）极低，仅为 3.5×10⁻⁴ mA/mm。该开关实现了 2264 V ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-Si异质集成反向阻断开关技术具有显著的战略价值。该器件实现了1.27 GW/cm²的功率品质因数，这一指标直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升潜力。 该技术的核心优势在于三个方面与我们的产品需求高度契合：首先，2200V级的双向阻断能力配合极低的...
1.2-kV平面栅与沟槽栅SiC MOSFET在体二极管重复脉冲电流应力下的退化研究
Investigation on Degradation of 1.2-kV Planar and Trench SiC MOSFETs Under Repetitive Pulse Current Stress of Body Diode
Hengyu Yu · Michael Jin · Jiashu Qian · Monikuntala Bhattacharya 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
本文首次通过实验研究了最新商用 1.2 千伏碳化硅（SiC）平面栅、增强型对称沟槽和非对称沟槽结构金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的体二极管可靠性。所提出的测试平台通过重复脉冲电流模式，可在合理的热限制内实现大电流测试。实验结果揭示了大面积 1.2 千伏商用 SiC MOSFET 存在双极退化风险。对退化现象和机制进行了表征与分析，包括由衬底产生的基面位错（BPD）导致的第一象限和第三象限特性退化，以及由制造工艺产生的 BPD 导致的第三象限膝点电压（$V_{\text{on}}$）...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于1.2kV SiC MOSFET体二极管可靠性的研究具有重要的战略意义。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和全生命周期成本。 该研究揭示的双极退化风险对我们的产品设计具有重要警示作用。在实际应用中，逆变器和储能...
采用电压安全带抑制肖特基型p-GaN栅HEMT漏极偏压诱导的阈值电压不稳定性
Suppression of Drain-Bias-Induced VTH Instability in Schottky-Type p-GaN Gate HEMTs With Voltage Seatbelt
Junting Chen · Haohao Chen · Yan Cheng · Jiongchong Fang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本文提出了一种经济高效的方法，用于抑制肖特基型 p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中漏极偏置引起的阈值电压（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V} _{\text {TH}}$ </tex-math></inline-formula>）不稳定...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的阈值电压稳定性改进技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的"电压安全带"结构，有效解决了GaN功率器件在高压应用中的核心痛点，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高可靠性功率半导体的需求高度契合。 在技术价值层面，该方案展现出三个关键优势...
通过镁掺杂工程平衡p-GaN栅极HEMT的阈值电压与导通电阻
Balancing Threshold Voltage and On-Resistance of p-GaN Gate HEMTs via Mg Doping Engineering
Zhanfei Han · Xiangdong Li · Jian Ji · Tao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
金属有机化学气相沉积（MOCVD）腔室中外延生长期间镁（Mg）的外扩散，给同时实现合适的阈值电压 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V}_{\text {TH}}$ </tex-math></inline-formula> 和导通电阻 <inline-formu...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的Mg掺杂工程技术具有重要的战略价值。该研究通过在p-GaN帽层与AlGaN势垒层之间插入5nm GaN中间层，成功实现了阈值电压（2.25V）与导通电阻（9.04Ω·mm）的优化平衡，这直接契合了我们在光伏逆变器和储能变流器中对高性能功率器件...
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