Nitrure de galliumCes appareils sont devenus de plus en plus importants dans les chargeurs rapides, les alimentations des serveurs, lesmoteurs et autres applications de conversion de puissance à haute fréquence.

En 2026, cependant, l'intérêt pourGaN verticaleaugmentent.

La principale différence est la direction du courant.

Dans un GaN HEMT latéral conventionnel, le courant se déplace principalement le long de la surface de la structure épitaxielle.

Ce changement peut permettre au GaN de se déplacer vers des niveaux de tension et de courant plus élevés sans augmenter continuellement la surface de la puce latérale.

Le défi est le substrat.

Pourquoi le GaN vertical a-t-il traditionnellement besoin du GaN natif

Les appareils d'alimentation verticale nécessitent un courant pour passer à travers la structure épitaxienne vers le contact arrière.

Les substrats GaN en vrac sont bien adaptés à cette architecture car le substrat et la couche épitaxielle partagent essentiellement le même système cristallin.

Cela peut fournir:

• une plus faible densité de dislocation des fils;

• amélioration de la compatibilité épitaxienne;

• une voie de conduction verticale directe;

• une réduction de la contrainte de déséquilibre du réseau;

• une meilleure prise en charge des couches de dérive de haute tension épaisses.

Cependant, les substrats natifs de GaN restent considérablement plus petits et plus chers que les plaquettes de silicium traditionnelles.

Cela limite l'avantage économique du GaN vertical pour l'électronique de puissance du marché de masse.

Si le GaN vertical pouvait être fabriqué sur de grandes plaquettes de silicium, l'économie pourrait changer considérablement.

Le problème des tampons GaN-sur-Si conventionnels

Cultiver du GaN directement sur le silicium est difficile.

Le GaN et le silicium ont des constantes de réseau et des coefficients de dilatation thermique différents.

En conséquence, les structures classiques de GaN-sur-Si nécessitent normalement des couches tampons conçues pour contrôler:

• le stress;

• le craquage;

• les délocalisations;

• une voûte de plaquette;

• isolation électrique.

Ces couches tampons fonctionnent bien pour les dispositifs latéraux.

Pour les dispositifs verticaux, cependant, un tampon très résistif peut devenir un problème majeur parce que le courant doit passer à travers la structure.

La même couche qui aide à isoler un transistor GaN latéral peut bloquer le flux de courant vertical.

C'est pourquoi l'ingénierie des tampons à basse résistance devient un domaine de recherche important.

Une nouvelle approche à faible résistance

En 2026, des chercheurs japonais ont rapporté une nouvelle approche pour la culture de GaN sur le Si (((111) en utilisant une couche intermédiaire amorphe extrêmement mince.

La méthode forme une couche intermédiaire à l'échelle sous nanomètre environ entre le silicium et le GaN qui aide à accommoder l'inadéquation du réseau tout en maintenant une faible résistance électrique verticale.

Les chercheurs ont démontré que l'approche pourrait soutenir la croissance ultérieure du GaN MOCVD tout en maintenant une solide stabilité thermique et une conduction verticale du courant.

L'importance n'est pas simplement une autre structure de couche tampon GaN.

Il aborde l'une des contradictions centrales du GaN-sur-Si vertical:

L'interface doit absorber les anomalies de cristal sans devenir une barrière électrique.

Si de telles structures peuvent être mises à l'échelle de manière fiable, elles pourraient faire du silicium une plate-forme plus pratique pour les appareils GaN verticaux.

Le silicium de 200 mm rend le concept plus intéressant

Le silicium offre un avantage majeur que le GaN natif ne fournit pas encore économiquement:

l'infrastructure de semi-conducteurs de grand diamètre.

Les usines de silicium de 200 mm disposent déjà d'équipements matures pour:

• la lithographie;

• l'implantation

• métallisation;

• une inspection;

• la manutention des plaquettes;

• contrôle automatisé des processus.

Des recherches publiées en 2026 ont démontré un comportement d'avalanche dans des diodes pseudo-verticales GaN p-n fabriquées à l'aide d'épitaxie GaN sur des substrats de silicium de 200 mm.Les appareils atteignaient environ 805 V sans terminaison de bord dédiée, illustrant comment la recherche sur le GaN sur le Si commence à aller au-delà des structures de transistors latéraux traditionnels.

Cela ne signifie pas que le GaN-sur-Si vertical est prêt à remplacer les plates-formes GaN ou SiC existantes.

Mais cela démontre pourquoi les chercheurs continuent d'étudier des moyens de combiner la physique des dispositifs GaN verticaux avec l'économie des grandes plaquettes de silicium.

Le GaN vertical est également en train de passer à des tests au niveau du système

Un autre changement important en 2026 est que le GaN vertical dépasse les dispositifs de test individuels.

Les chercheurs ont démontré un onduleur triphasé de 10,4 kW à l'aide de MOSFET à tranchée verticale GaN.

Les travaux ont également identifié des problèmes de fiabilité liés au décalage de tension seuil et à l'augmentation de la résistance d'allumage, soulignant l'importance d'améliorer l'interface MOS et la conception de la carrosserie p.

Il s'agit d'une étape importante du développement technologique.

La tension de rupture en laboratoire ne prouve pas à elle seule qu'un semi-conducteur de puissance est prêt pour les systèmes pratiques.

Les véritables onduleurs exposent les appareils à:

• une tension de commutation;

• les cycles de température;

• courant élevé;

• la contrainte de la porte;

• une tension transitoire;

• déséquilibre des dispositifs parallèles.

Les démonstrations au niveau du système révèlent des problèmes de fiabilité qui peuvent ne pas apparaître dans les mesures simples au niveau des plaquettes.

Pourquoi la gaN Wafer est toujours importante

Que le GaN vertical soit fabriqué à partir de GaN natif ou de silicium, la qualité des plaquettes reste fondamentale.

Les paramètres importants sont les suivants:

• la densité de dislocation du filetage;

• la voûte et la déformation des plaquettes;

• l'uniformité de l'épaisseur épitaxienne;

• l'uniformité du dopage des couches de dérive;

• la rugosité de la surface;

• la densité des fissures;

• compatibilité avec les contacts arrière.

Pour les appareils verticaux haute tension, des couches de dérive GaN épaisses deviennent particulièrement importantes.

Les petites variations d'épaisseur ou de dopage peuvent se traduire par des variations de tension de rupture et de résistance à travers la gaufre.

Cela signifie que la fabrication verticale de GaN nécessite non seulement une bonne structure de transistor, mais aussi un matériau épitaxial extrêmement cohérent.

Les natifs GaN auront toujours un avantage

La recherche sur le GaN sur le silicium ne doit pas être interprétée comme une preuve que les substrats natifs de GaN deviennent inutiles.

Le GaN natif reste attrayant pour les appareils verticaux les plus performants car il peut fournir une très faible densité de défaut et une excellente compatibilité cristalline.

2026 les examens de la technologie verticale de GaN continuent d'identifier le GaN natif comme une plateforme importante pour le fonctionnement à haute tension,En outre, le coût du substrat est considéré comme un obstacle majeur à une large commercialisation..

Le marché peut donc évoluer de deux façons.

Le GaN natif pourrait servir des applications exigeantes où la qualité du matériau justifie le coût du substrat plus élevé.

Le GaN-on-Si pourrait s'adresser à des applications à volume élevé où l'échelle et le coût de fabrication sont plus importants.

La question suivante est le rendement de la fabrication

Le GaN vertical a déjà démontré une performance de laboratoire impressionnante.

Le prochain défi n'est pas simplement d'atteindre un autre record de tension de panne.

L'industrie doit déterminer si les dispositifs verticaux peuvent être fabriqués avec:

• une épitaxie stable de plaquette à plaquette;

• une densité de défaut acceptable;

• des interfaces MOS reproduisibles;

• un rendement élevé de l'appareil;

• la fiabilité à long terme;

• coût compétitif.

Si la technologie de tampon GaN-sur-Si à faible résistance continue de s'améliorer, le silicium pourrait éventuellement fournir un pont entre la physique avancée des dispositifs GaN et la fabrication de plaquettes à volume élevé.

Cela fait du GaN-sur-Si vertical l'un des développements les plus intéressants de gaN-wafer à observer au-delà de 2026.