LED半導體照明網(wǎng)訊 9月2~5日“Topical Workshopon Heterostructure Microelectronics（TWHM 2013）”在日本函館舉行。據(jù)了解，該會議每隔一年舉辦一次，2013年迎來了第十屆。此次會議是討論采用不同材料的構(gòu)造體（異質(zhì)結(jié)）在微電子領域的應用的國際會議。此次會議共有135人參加，可以說是一次小型國際會議。大多數(shù)討論內(nèi)容著眼于異質(zhì)結(jié)在化合物半導體、尤其是采用GaAs及GaN的高速RF元件與功率半導體領域的應用。

盡管GaN-on-Si在功率元件領域的應用方面已經(jīng)取得了成果，但讓長期從事硅半導體業(yè)務的筆者感到擔心的是，GaN-on-Si的可靠性模型尚未確立。也就是說，就硅半導體而言，按照“浴盆曲線”模型和加速試驗方法，如果能降低初始不合格率或進行篩選，業(yè)界就擁有了能夠確保在市場上使用10年的可靠性的方法。但GaN-on-Si方面尚未找到這種方法。筆者認為，這種方法有了眉目以后，GaN-on-Si才能真正綻放光彩。

此次會議共發(fā)表了19篇特約論文和45篇小論文（簡短發(fā)表＋展板），過去曾參加會議的人士表示，“因為參會者比較固定，所以可從特約論文中看出該領域的尖端技術動向。”

在全體會議上，東京大學發(fā)表了關于介于微波和紅外區(qū)域之間的1012Hz頻帶（300μm波長區(qū)域）的應用研究的論文。該大學介紹說，該領域的研究相當于電子元件和光學元件的中間領域，對于GaN-on-Si在單分子元件（Single Molecular Device）及單量子點（Single Quantum Dots）領域的應用非常重要。

GaN的應用機遇日益高漲，大致可以分為RF元件領域的應用和功率元件領域的應用兩類。

RF元件方面，由于其高速開關特性，效率只能提高至50％左右。換個角度來說就是熱損失有50％，因此散熱是非常重要的因素。美國TriQuin半導體公司此次發(fā)表的論文就是站在這一觀點對GaAs、GaN-on-Si、GaN-on-SiC進行比較。據(jù)該公司介紹，考慮了必要的散熱的FET的輸出功率方面，GaAs器件約為1W/mm，GaN-on-Si為2W/mm，GaN-on-SiC為4.5W/mm。要想實現(xiàn)更大的輸出功率就必須使用金剛石基板。使用容易買到且導熱率高的SiC作基板是一種較為現(xiàn)實的解決方案。

關于GaN在功率元件領域的應用，美國HRL實驗室認為，GaN-on-Si要實現(xiàn)實用化就必須要實現(xiàn)99％以上的電力效率、100kHz的高工作頻率以及用來確保安全性的常閉開關。同時，可擴展性以及確立量產(chǎn)技術也非常重要。上圖為該公司的演講中介紹的效率達到95％的1MHzGaN升壓轉(zhuǎn)換器（工作電壓為360V、輸出功率為425W）的示例。該公司強調(diào)，要使這些產(chǎn)品普及，除了電路與組裝技術方面的模式變革、確?？煽啃耘c耐久性之外，早日投入應用也十分重要。