八英寸制造如何加速EPC低压GaN技术路线图
技术分享GaN技术杂谈 – Maurizio Di Paolo Emilio
9月 04, 2026
氮化镓（GaN）正在进入一个新的发展阶段。在激光雷达、卫星电源、快速充电器和AI电源供电等应用中确立了自身地位之后，这项技术正越来越多地迈向低电压、大电流应用领域，而在这些应用中，开关速度、低导通损耗和功率密度至关重要。
对于宜普电源转换公司（EPC）而言，这一转变尤为重要。该公司围绕增强型eGaN®技术建立了其GaN产品组合，并持续将GaN推进到传统硅MOSFET在开关性能、尺寸和效率方面面临限制的应用领域。低于100 V的低压器件开发，如今为AI电源供电、机器人、电机驱动以及其他大电流系统开辟了更多机会。
要支持这一技术路线图，所需要的不仅仅是晶体管设计。随着器件几何尺寸不断缩小、电流密度不断提高，制造技术也变得越来越重要。在我访问Vanguard International Semiconductor Corp.（VIS）期间，我有机会与VIS氮化镓项目开发总监Shyh-Chiang Shen教授直接讨论这些挑战，包括该公司的制造能力如何支持低压GaN技术路线图。
氮化镓项目开发总监Shyh-Chiang Shen教授（左），EPC市场传播总监Maurizio Di Paolo Emilio（右）
在我看来，这是EPC战略中一个非常重要的方面。GaN的性能并非仅由晶体管设计决定。随着器件尺寸越来越小，如何制造尺寸更小且一致性更高的器件、维持良率、管理热性能，并最终有效地对器件进行封装，正变得同样重要。因此，EPC与Vanguard的合作已经超越了传统的晶圆代工关系：它为推动EPC的GaN技术进入要求越来越严苛的应用领域提供了制造基础。
VIS氮化镓项目开发总监Shyh-Chiang Shen教授表示，该公司是较早开展八英寸GaN晶圆代工的厂商之一，并拥有涵盖650 V至1,200 V的内部技术平台。最近，该公司还与EPC合作开发低于100 V的低压GaN技术。
“最近，我们还通过与EPC合作研究相关技术，以进一步开发面向低于100 V的低压氮化镓技术，”Shen表示。
推动GaN进入100 V以下领域
与高压GaN相比，低压领域面临不同的制造挑战。在较低电压等级下，设计人员可以针对极低导通电阻和极高电流对晶体管进行优化，同时还可以充分利用GaN高频开关的能力。
这种组合对于负载点转换、AI处理器供电、机器人和电机控制等应用尤其具有吸引力，因为这些应用中的功率级必须在紧凑的占板面积内提供大电流。
挑战在于，要实现极低电阻，就需要越来越小的器件几何尺寸，以及对制造工艺进行严格控制。
Shen表示，因此，先进光刻技术是一个关键推动因素。从六英寸制造转向八英寸制造，使晶圆代工厂能够使用更先进的设备，并实现更小的关键尺寸。
“作为一家八英寸晶圆代工厂，Vanguard能够为这些低压器件应用提供大幅缩小的关键尺寸，”Shen解释道。
对于EPC而言，这种能力十分重要，因为低压GaN的性能与降低导通损耗的能力密切相关，同时还必须保持GaN广为人知的高频开关特性。
缩小器件尺寸有助于降低导通电阻并提高功率密度，但前提是必须同时控制好工艺一致性和良率。因此，制造平台本身也成为性能方程中的一部分。
八英寸晶圆：不仅仅是提高产能
转向八英寸晶圆有时主要被视为一种扩大制造规模的决策。然而，对于低压GaN而言，它还会影响器件性能和工艺能力。
更大的晶圆可以提高产能，但对于先进低压器件而言，更重要的优势在于能够使用可更精确控制更小几何尺寸的制造设备。
Shen指出，晶圆尺寸、先进设备和工艺控制的结合，是八英寸平台的一项关键优势。
对于EPC而言，这为扩展其低压GaN技术提供了制造基础，而不必将性能与可制造性视为彼此独立的目标。为了实现极低电阻和大电流能力而设计的器件，最终必须能够在大批量晶圆生产中持续一致地提供这种性能。
随着GaN从单个高性能应用逐渐迈向AI服务器和机器人等系统中的更广泛部署，这一点变得尤为重要。
工艺一致性成为一项性能参数
在器件层面，低压GaN越来越多地涉及如何在非常小的面积内管理极大的电流。因此，任何工艺变化都可能直接影响电气性能和热性能。
Vanguard表示，该公司已经开发出相关工艺，用于控制良率，并推动器件向更高功率密度方向扩展。
“我们也有相应的方法来控制良率，并推动器件向更高功率密度方向扩展，”Shen表示。
这对于EPC尤其重要，因为其低压GaN技术针对的是每一个微欧姆都至关重要的应用。更低的电阻可以降低导通损耗，而快速开关则可以缩小磁性元件以及功率级中其他元件的尺寸。
由此带来的是系统级优势：更高效率和更高功率密度有望同时实现，而不必在两者之间作出取舍。
可靠性从技术问题转变为制造纪律
长期以来，可靠性一直是围绕GaN应用的关键问题之一。然而，随着这项技术进入要求更高的应用领域，讨论重点正越来越多地转向制造商如何在大批量生产中证明一致的可靠性。
Vanguard表示，其作为一家拥有悠久历史的晶圆代工厂所积累的经验在这方面提供了重要优势。该公司已经建立了监控系统，可在制造过程中向工程团队提供反馈。
“Vanguard拥有30多年的八英寸晶圆代工服务经验，我们已经建立了大量监控系统，可以向工程团队提供实时反馈，”Shen表示。
对于EPC而言，这种制造纪律支持了更广泛的战略：GaN性能不能与重复性和质量分开考虑。随着该公司瞄准AI电源和机器人等应用，客户需要的不仅仅是一颗高性能晶体管，而是一个能够实现稳定一致生产的器件平台。
Shen认为，整个行业目前正在这一过程中达到一个重要阶段。
“氮化镓已经发展到一个人们开始认可其长期可靠性潜力的阶段，”他说，并指出可靠性数据的不断积累正在帮助提高市场对这项技术的接受程度。
封装是GaN架构的一部分
晶体管只是电源系统的一部分。随着电流密度提高，封装和热管理也变得越来越重要。
即使GaN具有很高的效率，功率损耗也不会完全消失。在大电流条件下，剩余损耗仍可能产生大量热量，而能否有效排出这些热量将成为整体功率密度的一项限制因素。
“热管理已经成为一个重大问题，不仅对于传统RF GaN如此，对于功率GaN也是如此，”Shen表示。
因此，Vanguard正与客户和封装供应商共同研究不同的解决方案，包括DFN和TOLT封装，以及专有封装方案。
对于EPC而言，封装已经是其GaN差异化优势中的一个重要组成部分。该公司的封装技术一直围绕高速、大电流功率转换的要求而发展。目标并不仅仅是将晶体管封装起来，而是尽可能降低半导体与功率级其余部分之间的电气和热限制。
这对于低压器件尤其重要。随着电阻下降、电流能力提高，封装和互连中的寄生电阻及寄生电感相对于半导体器件本身变得越来越显著。
从晶体管走向集成功率级
下一步可能是更高程度的集成。
Shen认为，集成是GaN行业的主要发展方向之一，并指出仅靠晶体管本身无法满足未来电源系统的所有要求。
“正如我提到的，仅靠GaN是做不到的，”他说。“必须将封装和所有这些无源元件集成到一个非常紧凑的芯片或非常紧凑的电路板中。”
这一方向与EPC从分立晶体管向集成GaN功率解决方案发展的战略高度一致。
对于高频应用而言，集成可以带来多项优势。更短的互连可以降低寄生电感，而将功率器件及相关控制电路布置得更靠近，则可以简化整个开关回路的设计。
最终可以形成一种能够在更高频率下运行，同时保持效率并使电磁特性可控的功率级。
Vanguard还指出，需要与基于硅的技术展开合作，尤其是在专用GaN栅极驱动器方面。
这凸显了下一代功率转换的一个重要现实：最具竞争力的架构不太可能仅以晶体管为基础。半导体工艺技术、栅极驱动、封装、热管理和无源元件越来越需要作为一个整体系统进行优化。
低压GaN为何对AI和机器人如此重要
EPC低压GaN技术的潜在应用远远超出了传统电源。
Vanguard认为，AI服务器和机器人是新兴的应用机会，同时还包括激光雷达等已经建立起来的应用领域。
“低压氮化镓正在越来越多的不同领域获得认可，”Shen表示。“其应用范围可以从传统的激光雷达系统开始，并逐渐扩展到AI服务器。”
机器人领域可能尤其值得关注，因为功率电子设备分布在整个机器之中。电机、执行器和本地电源转换器都需要紧凑、高效且响应迅速的功率级。
同样的特性对于AI基础设施也越来越重要。随着处理器功率不断提高，电源供电系统必须在有限的电路板面积内处理更大的电流。降低转换损耗并提高开关频率，可以帮助设计人员实现更高的功率密度。
这与EPC的低压GaN技术路线图高度契合。EPC并不是简单地将GaN定位为效率更高的硅替代技术，而是瞄准那些能够利用高开关速度、低电阻和紧凑封装，从根本上改变功率级设计的架构。
支撑技术路线图的制造合作伙伴关系
EPC与Vanguard的合作关系说明，GaN下一阶段的发展正在成为一项生态系统层面的共同努力。
EPC带来器件架构、应用专业知识以及对高性能GaN功率转换的专注，而Vanguard则贡献八英寸制造平台、工艺开发能力和大批量晶圆代工经验。
Shen强调，这种合作关系建立在长期合作和开放交流的基础上。
“我们非常高兴EPC成为我们的合作伙伴，并共同开发这些先进技术，为功率电子行业服务，”他说。
随着EPC将GaN推进到更低的电压范围，这种合作关系变得越来越有价值。目标并不仅仅是制造尺寸更小的晶体管，而是打造一个可扩展的平台，能够在大批量生产中实现极低电阻、高电流密度、高频开关和可靠运行。
这一机会十分巨大。Shen表示，低压GaN正在进入一些可能成为未来十年最具代表性的电源市场的应用领域，尤其是在AI基础设施和实体机器人持续发展的背景下。
“氮化镓将成为未来十年最重要的技术之一，”Shen表示。
对于EPC而言，将其GaN器件技术与先进的八英寸制造平台相结合，为GaN的优势拓展到更广泛的电源架构提供了一条发展路径——从AI电源供电到机器人和高性能电机控制——而在这些领域，传统硅技术越来越难以同时满足效率、开关速度和功率密度方面的要求。