什么是垂直GaN？

垂直GaN中“垂直”是指器件的结构，简单可以理解为器件中阳极和阴极相对的位置，目前大多数硅基GaN器件是平面型结构，即阳极和阴极处于同一平面上，导通电流在器件中横向流动；而垂直型GaN一般是基于GaN衬底，GaN衬底底面为阴极，阳极则位于上方，导通电流是竖向流动。

这就类似于目前大功率的MOSFET器件，高电压等级和电流等级的MOSFET器件，基本都采用垂直型的结构。

相比横向的硅基GaN或是碳化硅基GaN器件，垂直GaN器件由于采用了GaN衬底同质外延层，具有更低的位错密度，器件可靠性高，性能也更高。而具体到器件上，GaN二极管和晶体管都能采用垂直结构。

垂直GaN的优势

与横向或者说是平面结构GaN器件相比，垂直结构的GaN拥有诸多优势。首先是前面提到的，采用了GaN衬底同质外延层，具有更低的位错密度，外延层缺陷密度低，器件可靠性更高；

第二是由于器件结构上的优势，在相同的器件面积下，可以通过增加位于晶体管内部的漂移层（用于传导电流）的厚度，来提高电压等级，能够用于更高电压的应用中；同时，电流导通路径的面积大，可以承受较高的电流密度。

另外，垂直结构能够更容易产生雪崩效应，在超过击穿电压的情况下，雪崩最初通过反向极化栅源二极管发生，随后导致雪崩电流增加栅源电压并且沟道打开并导通。这是一种设备自我保护的重要属性，如果器件两端电压或导通的电流出现峰值，拥有雪崩特性的器件就可以吸收这些电涌并保持正常运行，在工业领域有很大的应用空间。

目前，业内在垂直GaN器件上商业落地进展最快的大概是美国Odyssey 公司，该公司在去年第一季度宣布已经向客户提供样品，而最快在2023年第四季度之前还将会提供更多样品。

去年NexGen也表示已开始发运首批700V和1200V垂直GaN器件的工程样品，据公司介绍，其1200V垂直GaN E-Mode Fin-jfet是唯一在1.4kV额定电压下成功实现高频开关的GaN器件，当时还宣称这些器件预计将于2023年第三季度开始全面生产。

当然，现在NexGen也已经倒闭，而他们的产品和技术将流向何方，还是未知数。

另外，日本信越、欧洲YESvGaN项目、国内的苏州纳米所、中镓科技等研究机构和企业都在垂直GaN领域持续投入研发，国内西安电子科技大学和电子科技大学也在垂直GaN的专利上较为领先。