垂直 GaN 晶體管有很多話要說。與其水平兄弟產品相比，它在給定的封裝下提供更高的擊穿電壓和電流，同時提供卓越的可靠性并簡化熱管理。

然而，初創企業將垂直氮化鎵晶體管商業化的努力失敗了，如今，橫向變體在商業上取得了成功，部分原因是建立了一個“殺手級”應用，即移動設備的快速充電。

阻礙卓越幾何形狀的成功是其原生基礎。除了價格高昂之外，GaN 襯底的尺寸也有限，典型直徑僅為 50 mm。這可以防止在受益于規模經濟的成熟 200 毫米生產線上制造設備，以及使用更現代化的加工設備。

Vertical Semiconductor 是解決這些限制的開創性解決方案，它是麻省理工學院 Tomás Palacios 團隊的衍生公司。Vertical 率先使用 200 毫米工程基板制造 GaN finFET，這種方法允許將芯片生產外包給眾多具有硅 CMOS 功能的代工廠。

Vertical 成立于去年，最初保持低調，直到今年 10 月宣布已獲得 1100 萬美元的資金。這筆投資將用于在代工生產線上開發商業設備，使初創企業能夠瞄準數據中心市場。由于人工智能的發展，能源需求出現了廣為人知的增長，而氮化鎵 finFET 有望通過減少能源損失和簡化基礎設施來產生影響。據 Vertical 稱，其設備可以將效率提高多達 30%，并將電源的占地面積減少 50%。

應該注意的是，finFET 并不是唯一一類垂直 GaN 晶體管。十多年來，全球氮化鎵研究界一直在探索不同的設計，包括電流孔徑垂直電子晶體管和溝槽式 MOSFET。這兩種設計的一個顯著弱點是需要外延再生或包含 p 型氮化鎵層——這些要求會導致制造復雜性和成本增加，或者通道載流子遷移率較差。

Vertical 正在追求一種不同的設計，即 finFET。此類晶體管只需要n型氮化鎵層，因此無需外延再生即可生產。

鰭式場效應晶體效應的另一個優勢是令人垂涎的常關作，這是由狹窄的鰭片通道產生的，可確保所有電子在零偏置時耗盡。

早在 2019 年，Palacios 團隊生產的 1.2 kV GaN-on-GaN finFET 的基準測試，使用包括所有可能的傳導和開關損耗在內的功率開關品質因數，凸顯了該設計相對于所有最先進的硅和 SiC 功率晶體管以及大面積 GaN 研發設備的優越性。

這一成功為 Vertical 提供了核心技術，該公司由 Palacios 與公司首席執行官兼首席技術官 Cynthia Liao 和 Joshua Perozek 共同創立。

背景故事
雖然 Perozek 的首席技術官之路很熟悉，包括從 Palacios 團隊的研究員晉升為初創公司的技術負責人，但 Liao 的背景卻截然不同。

在安大略省西部大學獲得工商管理學位后，她職業生涯的前十年從事能源基礎設施以及能源和氣候政策工作。

“我來到麻省理工學院時是斯隆研究員計劃的職業中期 MBA 學生。我的目標是將我的經歷真正轉化為更具創業精神的旅程，特別是使用我認為在麻省理工學院非常令人興奮的技術來對氣候和能源產生影響。

通過在麻省理工學院的一堂課，廖認識了佩羅澤克和帕拉西奧斯。她對這項技術及其潛力充滿熱情，開始支持這個實驗室，與潛在客戶交談。課程結束后，合作繼續取得巨大成功，包括贏得比賽、獲得初步支持以及進入加速器計劃。

當廖和佩羅澤克在 2024 年夏天畢業時，他們決定成立公司。

在過去一年左右的時間里，Vertical 已經獲得了資金，將支持其開發其第一個原型包的努力，計劃于今年年底進行樣品，然后再推出所謂的完全集成解決方案。為了執行這些計劃，Vertical 將與工程基板供應商以及外延片和代工服務提供商合作。

Perozek 在 Palacois 團隊期間所做的工作是幫助彌合研發和批量生產之間的過渡，包括將技術從研究實驗室轉移到麻省理工學院林肯實驗室。這些努力導致在 200 毫米晶圓上制造了第一個 GaN 鰭狀體效應晶體管。

廖和她的同事們一直關注的另一個目標是與客戶產生需求。

Vertical 的 GaN 鰭式 FET 在 200 mm 工程基板的背面具有底部觸點。

以數據中心
為目標廖說：“我們正在與整個數據中心電力價值鏈合作，并與客戶合作，了解該架構如何繼續發展，以滿足這些 XPU 未來的需求。

數據中心對電力有不同的要求，從低壓負載點到固態變壓器和固態斷路器。

“我們很高興能夠涉足這些不同的應用領域，這些領域涉及工業電源、電網接口和可再生能源技術，”廖說。

她還看到了該團隊的 finFET 在電動汽車中的機會，他們承諾延長行駛里程，同時提供比現有產品更小的外形尺寸。但從 Vertical 的角度來看，這個市場有一個缺點：資格認證時間相對較長，這阻礙了初創企業在電力市場站穩腳跟。

“我們的目標是將這些設備交到客戶手中，然后致力于提高汽車生產所需的可靠性和認證，”廖解釋道，然后補充說，盡管有這個優先事項，Vertical 已經開始與移動和車輛領域的客戶互動。

Vertical 的團隊目前共有 6 名員工，預計未來幾個月人數將增加，正在開發阻斷電壓為 100 V 至 1,200 V 的器件組合。

這些 GaN 鰭式場效應晶體管將作為封裝芯片發貨?！叭绻藗兿胍泱w死亡，我們很樂意提供。但我們發現包裝是首選，“廖說。

隨著時間的推移，Vertical 將擴大其范圍，推出具有更高阻斷電壓的器件。這相對容易做到，因為由于工程襯底上的生長，承受更高電壓所需的較厚的 GaN 層不會引入明顯的彎曲和翹曲。

但在接下來的 12 個月里，Vertical 的重點將是與代工合作伙伴一起大規模生產工作設備，并為認證開辟一條清晰的途徑。“這是我們的首要目標，”廖說。