日本住友电工与大阪公立大学联手实现GaN功率器件散热突破
来源:陈超月 发布时间:2025-03-27
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近日,日本住友电气工业株式会社(Sumitomo Electric)宣布,其与大阪公立大学的研究团队在功率半导体领域取得重要进展。研究团队成功在两英寸多晶金刚石(PCD)基板上开发出高性能氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管。
随着无线通信需求的快速增长,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的频率和输出功率要求也不断提高。然而,器件自发热问题成为制约其性能的关键瓶颈,影响信号传输的可靠性和通信效率。为解决这一难题,研究团队利用金刚石的高热导率优势,显著提升了GaN HEMT的散热性能。
传统GaN HEMT通常以硅(Si)或碳化硅(SiC)为衬底,但金刚石的热导率是硅的12倍、碳化硅的4-6倍。采用多晶金刚石衬底后,器件热阻降至传统硅基方案的四分之一、碳化硅基方案的二分之一。由于多晶金刚石表面粗糙度较高,直接与GaN层结合存在技术难度。住友电工通过改进抛光工艺,将表面粗糙度降低至传统技术的一半,并结合大阪公立大学的转移技术,成功将GaN层从硅衬底迁移到多晶金刚石上。

图源:住友电工
这一成果不仅验证了GaN结构在多晶金刚石上的可行性,还进一步提升了散热性能的一致性,为高频、高功率无线通信应用提供了新的技术路径。
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