Page 33 - 縱橫半導體檢測—TOF-SIMS扮演要角

圖4:汽車市場中的GaN應用。
(來源:Ricardo)
有趣應用。「這種DC/DC轉換器可 以用在電信和能源領域，也可以用 於消費電子產品。很多應用都有賴 於DC/DC轉換器來提高效率並節 省 能 源。」
5kW。而當汽車產業採用800V電 池系統時，所面臨的真正挑戰就在 於接下來將何去何從。」
先進的技術，製造過程中可能產 生許多缺陷和錯位，造成損壞或 過早破裂。另一個問題是GaN和 Si的熱膨脹不匹配，當溫度上升 到1,000°C左右再冷卻，這兩種材 料會以不同的速度收縮，最終造成 結 構 損 壞。」
Rodriguez描述了GaN在汽車 領 域 的 主 要 應 用 ， 如 圖 4 所 示 ，「 圖 左顯示車載充電器和DC/DC轉換 器。目前的車載充電器可以達到 3.3kW，也許是7kW，未來可能達 到11kW或22kW，其關鍵就在於 GaN。由於可用功率受到限制，這 促使電路設計人員開始研究並聯 元件。因此，我們是從DC/DC轉 換器開始的。」
Björk強調晶圓的重要性， 而事實上我們將會看重越來越高 的電壓要求，同時最佳化GaN元 件的生產，以及盡可能降低成本。 「現在，市場上主要是150mm晶 圓，而以後可能擴展到200mm晶 圓，誰知道呢，說不定未來還可能 嘗試300mm晶圓。」
圖5所示為Hexagem在極薄 的100nm矽晶圓上開發之新技 術。透過對表面進行建模，可以生 長出無缺陷的GaN柱。Björk表示， 「我們已經開發出將這些GaN柱 融合成平面層的方法，目前正致力 於其他半導體上開發這種製程。」
「我們很容易想到的第一個 應用是400V到12V的DC/DC轉換 器，」他繼續說，「這種DC/DC轉 換器可以從高壓電池獲取電力， 然後為12V電池充電並保持電池電 量充足。下一個功率級則是提高到
矽基GaN是應用最廣泛使用 的一種技術，但其發展卻並不被 各方看好。Björk表示，矽基GaN 面臨著自身的挑戰，而且由於存 在兩大主要問題，生長矽基GaN 並不容易。
Honea強調汽車產業的重 要性。車載充電器、DC/DC轉換 器、牽引逆變器和輔助逆變器都 是在電氣化中應用GaN的大好機 會。Honea說:「電動車大型電池 的開發，開創了許多從前無法想 像的應用。」
「GaN和Si的晶格常數相差 很大，所以並不匹配。因此，必須 先生長不同的堆疊層，然後才能 將GaN置於Si上，這是一種相當
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