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正文
GaN-on-Si（氮化镓-on-矽） 是指將 GaN（氮化镓）薄膜生長在 Si（矽）基底上。這項技術結合了 GaN 的電性能優勢 與 矽的低成本、高成熟度的製造平台，是當前推動 GaN 大規模商業化的關鍵路徑之一，尤其在電源、5G、快充等應用中尤為重要。
???? GaN-on-Si 的優勢
| 類別 | 優勢說明 |
|---|---|
| 成本 | 矽基片便宜，尺寸大（可達8英寸、12英寸），比 GaN-on-SiC 或 GaN-on-sapphire 成本低 3~10 倍 |
| 工藝兼容性 | 可與現有 CMOS 工藝兼容，有利於與矽IC係統集成 |
| 大尺寸晶圓 | 易於擴產、提高良率、適合自動化量產 |
| 熱性能 | Si 導熱性較好（150 W/mK），比藍寶石強，但低於 SiC |
| 應用廣泛 | 快充、電源轉換器、電動汽車、數據中心、服務器等領域廣泛應用 |
???? GaN-on-Si vs 其他 GaN 襯底方案
| 指標 | GaN-on-Si | GaN-on-SiC（碳化矽） | GaN-on-Sapphire（藍寶石） |
|---|---|---|---|
| 成本 | （最低） | （高） | （中） |
| 散熱性 | （最優） | ||
| 工藝兼容性 | |||
| 頻率/功率表現 | 中高 | 高 | 低中 |
| 主流應用 | 電源、快充、消費電子 | 高端RF（雷達、衛星）、軍用 | 早期照明/LED |
???? 技術挑戰
雖然 GaN-on-Si 成本低，但也存在以下技術挑戰：
| 問題 | 說明 |
|---|---|
| 晶格失配 | GaN 與 Si 晶格常數差異較大（17%），易產生應力和位錯，影響器件可靠性 |
| 熱膨脹係數不匹配 | 導致晶圓翹曲或裂片，需要複雜的緩衝層設計（如AlGaN緩衝層） |
| 漏電控製 | GaN-on-Si 容易出現柵極漏電，需要優化外延結構和終端處理 |
| 邊緣終端設計複雜 | 高壓器件要求更好的場控設計，避免擊穿或電擊穿通道 |
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