提到氮化镓（GaN），多数人仍将其与650V以下的快充等消费场景绑定。尽管部分GaN HEMT能达到1200V、10kW开关功率，但商用横向GaN的击穿电压始终存在局限。为突破这一桎梏，让GaN在10kW~10MW高功率场景发挥作用，垂直结构（vGaN）应运而生——它能在不扩大芯片尺寸的前提下提升击穿电压，还可通过将峰值电场与热量转移到体衬底，优化可靠性与热管理。而此前制约vGaN发展的成本难题，正被安森美等企业打破，GaN的发展轨迹迎来改写。
一、vGaN破局：从破产阴霾到规模化曙光
vGaN的发展并非一帆风顺。专注于该领域的NexGen曾在2023年取得关键进展：宣布提供700V和1200V GaN样品，并与通用汽车合作获美国能源部资助开发电力驱动系统，但同年圣诞节前夕因经营问题破产，工厂关闭、工人解雇。转机出现在2025年1月——安森美（ONsemi）以2000万美元收购原NexGen的氮化镓晶圆制造厂、知识产权及设备，重新激活vGaN产业化进程。
安森美的底气源于深厚的技术积累与产能布局：研究vGaN技术超15年，拥有130+项专利，在66,000平方英尺洁净室内配备专用生产设备，下一代GaN-on-GaN将在纽约州锡拉丘兹晶圆厂制造。其核心突破在于采用GaN-on-GaN同质外延结构，通过专有GaN生长工艺实现厚且无缺陷的GaN层生长，并掌握难度极高的图案化表面pGaN再生长技术；器件形式选择e-JFET，实现低导通电阻RDS(ON)与完整雪崩能力，目前已向早期客户提供700V和1200V样品，技术演示可实现最高3300V电压等级，在效率与尺寸上实现突破——功率转换器可缩小至平装书大小，满足系统小型化与高集成度需求。
二、技术解析：垂直结构为何优于横向？
垂直结构的核心优势在于击穿电压提升与性能优化。当电压超过击穿值时，vGaN易触发雪崩效应，通过反向极化栅源二极管吸收电涌，实现自我保护；电流垂直流经材料层大幅降低单位面积电阻，提升能效、减少功率转换损耗，适配高频高功率场景。在结构设计上，vGaN可通过增加漂移层厚度提升电压等级，且电流导通路径面积更大，能承受更高电流密度。
与横向GaN相比，二者差异显著：横向GaN（如HEMT）栅极、源极、漏极多在正面，依赖异质衬底（Si、SiC等），晶体缺陷密度高（10⁸至10¹⁰cm⁻²），额定电压多不超过650V；vGaN分为准垂直型（电子路径含垂直与横向）与全垂直型（漏极在背面），主流采用同质衬底，稳定性与可靠性更优。目前vGaN实现路径主要有五种：沟槽MOSFET、FinFET、JFET、垂直SBD、CAVET，不同厂商选择各异，如安森美用JFET、山大/华为采用沟槽栅极垂直MOSFET。
三、厂商加码：vGaN市场热闹起来
安森美的布局只是开端，众多厂商正加速推进vGaN规模化落地。Power Integrations（PI）2024年5月收购vGaN公司Odyssey，其650V和1200V器件导通电阻仅为SiC的十分之一，工作频率显著提高；信越化学掌握GaN工程衬底与衬底剥离技术，有望降低材料成本90%；博世参与欧洲“YESvGAN”项目，联合20余家伙伴突破vGaN技术；Hexagem开创垂直纳米线生长工艺，器件缺陷更少；Vertical Semiconductor获1100万美元种子轮融资，挑战数据中心电力密度极限；国内方面，山大与华为开发的FIT-MOS全垂直Si基GaN沟槽MOSFET击穿电压达1277V，较传统结构提升超125%；中镓科技的垂直型GaN–on-GaN SBD器件性能达国际领先水平。
四、总结：GaN功率技术的两大趋势
当前GaN功率技术呈现明确发展方向：一是系统外围设备与功率晶体管单片集成，降低成本并提升性能；二是通过vGaN提高击穿电压，实现更高开关功率。随着安森美等企业率先布局，vGaN正开辟全新市场，从消费级快充迈向AI数据中心800V系统、电动汽车、储能等原本由SiC主导的高功率领域。这场由垂直结构引发的变革，或将彻底改写GaN的产业格局。