GaN-on-Si(氮化镓-on-硅) 是指将 GaN(氮化镓)薄膜生长在 Si(硅)基底上。这项技术结合了 GaN 的电性能优势 与 硅的低成本、高成熟度的制造平台,是当前推动 GaN 大规模商业化的关键路径之一,尤其在电源、5G、快充等应用中尤为重要。
???? GaN-on-Si 的优势
	
		
			| 类别 | 优势说明 | 
	
	
		
			| 成本 | 硅基片便宜,尺寸大(可达8英寸、12英寸),比 GaN-on-SiC 或 GaN-on-sapphire 成本低 3~10 倍 | 
		
			| 工艺兼容性 | 可与现有 CMOS 工艺兼容,有利于与硅IC系统集成 | 
		
			| 大尺寸晶圆 | 易于扩产、提高良率、适合自动化量产 | 
		
			| 热性能 | Si 导热性较好(150 W/mK),比蓝宝石强,但低于 SiC | 
		
			| 应用广泛 | 快充、电源转换器、电动汽车、数据中心、服务器等领域广泛应用 | 
	
 
 
???? GaN-on-Si vs 其他 GaN 衬底方案
	
		
			| 指标 | GaN-on-Si | GaN-on-SiC(碳化硅) | GaN-on-Sapphire(蓝宝石) | 
	
	
		
			| 成本 | ★★★★★(最低) | ★★★(高) | ★★★★(中) | 
		
			| 散热性 | ★★★★ | ★★★★★(最优) | ★★ | 
		
			| 工艺兼容性 | ★★★★★ | ★★ | ★★ | 
		
			| 频率/功率表现 | 中高 | 高 | 低中 | 
		
			| 主流应用 | 电源、快充、消费电子 | 高端RF(雷达、卫星)、军用 | 早期照明/LED | 
	
 
 
???? 技术挑战
虽然 GaN-on-Si 成本低,但也存在以下技术挑战:
	
		
			| 问题 | 说明 | 
	
	
		
			| 晶格失配 | GaN 与 Si 晶格常数差异较大(17%),易产生应力和位错,影响器件可靠性 | 
		
			| 热膨胀系数不匹配 | 导致晶圆翘曲或裂片,需要复杂的缓冲层设计(如AlGaN缓冲层) | 
		
			| 漏电控制 | GaN-on-Si 容易出现栅极漏电,需要优化外延结构和终端处理 | 
		
			| 边缘终端设计复杂 | 高压器件要求更好的场控设计,避免击穿或电击穿通道 |