電子發燒友網報道（文/梁浩斌）今年1月，美國GaN初創公司NexGen Power Systems突然被曝人去樓空，工廠被關閉，據消息稱該公司在2023年圣誕節前夕就已經破產倒閉。NexGen成立于2017年，專注于垂直GaN器件的研發和生產，成立以來獲得了紐約州合計超過1億美元的資助，并擁有一家晶圓廠。

值得一提的是，NexGen去年還有多項重大進展，包括他們在年初宣布已開始發運首批700V和1200V垂直GaN器件的工程樣品，并且預計在2023年第三季度全面量產。在去年6月，NexGen還與通用汽車獲得了美國能源部的資助，共同開發基于GaN的電動汽車電驅逆變器。

雖然公司已經倒閉，但垂直GaN的應用進展依然值得我們關注。

什么是垂直GaN？

垂直GaN中“垂直”是指器件的結構，簡單可以理解為器件中陽極和陰極相對的位置，目前大多數硅基GaN器件是平面型結構，即陽極和陰極處于同一平面上，導通電流在器件中橫向流動；而垂直型GaN一般是基于GaN襯底，GaN襯底底面為陰極，陽極則位于上方，導通電流是豎向流動。

這就類似于目前大功率的MOSFET器件，高電壓等級和電流等級的MOSFET器件，基本都采用垂直型的結構。

相比橫向的硅基GaN或是碳化硅基GaN器件，垂直GaN器件由于采用了GaN襯底同質外延層，具有更低的位錯密度，器件可靠性高，性能也更高。而具體到器件上，GaN二極管和晶體管都能采用垂直結構。

垂直GaN的優勢

與橫向或者說是平面結構GaN器件相比，垂直結構的GaN擁有諸多優勢。首先是前面提到的，采用了GaN襯底同質外延層，具有更低的位錯密度，外延層缺陷密度低，器件可靠性更高；

第二是由于器件結構上的優勢，在相同的器件面積下，可以通過增加位于晶體管內部的漂移層（用于傳導電流）的厚度，來提高電壓等級，能夠用于更高電壓的應用中；同時，電流導通路徑的面積大，可以承受較高的電流密度。

另外，垂直結構能夠更容易產生雪崩效應，在超過擊穿電壓的情況下，雪崩最初通過反向極化柵源二極管發生，隨后導致雪崩電流增加柵源電壓并且溝道打開并導通。這是一種設備自我保護的重要屬性，如果器件兩端電壓或導通的電流出現峰值，擁有雪崩特性的器件就可以吸收這些電涌并保持正常運行，在工業領域有很大的應用空間。

目前，業內在垂直GaN器件上商業落地進展最快的大概是美國Odyssey 公司，該公司在去年第一季度宣布已經向客戶提供樣品，而最快在2023年第四季度之前還將會提供更多樣品。

去年NexGen也表示已開始發運首批700V和1200V垂直GaN器件的工程樣品，據公司介紹，其1200V垂直GaN E-Mode Fin-jfet是唯一在1.4kV額定電壓下成功實現高頻開關的GaN器件，當時還宣稱這些器件預計將于2023年第三季度開始全面生產。

當然，現在NexGen也已經倒閉，而他們的產品和技術將流向何方，還是未知數。

另外，日本信越、歐洲YESvGaN項目、國內的蘇州納米所、中鎵科技等研究機構和企業都在垂直GaN領域持續投入研發，國內西安電子科技大學和電子科技大學也在垂直GaN的專利上較為領先。