近日，深圳平湖实验室在低压（15V-40V）氮化镓（GaN）功率器件领域取得突破性进展，成功研制出高性能低压 GaN E-HEMT（增强型高电子迁移率晶体管）器件，关键性能达到国际先进水平，为高效、高功率密度计算芯片供电提供全新解决方案。

图1. 8英寸低压（15V-40V）GaN-on-Si E-HEMT晶圆照片

当前，随着人工智能的快速发展，计算芯片对供电系统在效率与功率密度方面提出了更高要求。传统硅基功率器件在性能提升上已逐渐接近物理极限，而作为宽禁带半导体代表之一的GaN器件，凭借其高电子迁移率、高速开关等特性，被视为下一代高效功率转换的核心。然而，在低压应用场景中，GaN器件的成本与性能优势尚未完全显现，成为制约其大规模应用的关键瓶颈。

面对这一挑战，深圳平湖实验室低压氮化镓研发团队依托实验室先进的8英寸硅基GaN科研中试平台，采用p-GaN增强型技术路径，先后攻克了一系列长期制约产业化的关键技术难题：

1） 高迁移率外延技术：引入AlN插入层并优化外延结构，实现二维电子气（2DEG）迁移率超2000 cm²/V·s；

2） 欧姆区二次外延技术：采用欧姆区二次外延N++GaN工艺，实现欧姆接触电阻(Rc)降低至 0.1Ω·mm；

3） 小尺寸线条制备技术：成功实现0.3μm栅线条与0.4μm欧姆开口线条制备；

图2. 小尺寸线条制备（a）p-GaN 栅；（b）欧姆接触；

基于上述核心技术突破，团队成功研制出高性能15V-40V GaN E-HEMT器件。其中代表性的25V 器件性能如图3所示，该器件阈值电压大于1V，漏极击穿电压超60V，比导通电阻低于4mΩ·mm2，优值 FOM（Ron × Qg）小于10mΩ·nC，关键参数达到国际先进水平，大幅突破传统硅基技术的性能极限。

图3. 25V GaN E-HEMT器件电性(a)转移；(b)导通电阻；(c)漏极击穿

此项成果不仅证实了 p-GaN 增强型技术路线在高性能 15V-40V 低压 GaN 器件领域的可实现性与竞争力，也为下一代计算芯片供电提供了基于 GaN 的高效、高功率密度解决方案，有望重塑 AI 算力供电的技术与市场格局，推动整个产业向更高效、更节能的方向加速发展。

目前，基于该成果开发的晶圆级封装（WLCSP）器件已进入工程流片阶段，预计25V 与15V电压等级WLCSP样品将分别于2026年第一季度和第二季度对外发布，这也意味着该技术向产业化应用迈出了重要一步。

（来源：深圳平湖实验室）