眾所周知，英特爾是業界佼佼者，他們研發的數字芯片引領著市場潮流，同時對處理器的電源供應能力亦極其關注。性能卓越的處理器不僅僅依賴于器件本身，而是與整個系統緊密相連。早在上世紀九十年代末期，英特爾便開始涉足氮化鎵（GaN）功率器件領域。他們通過兩項路徑推進這項技術的深入研究。首先，積極投資相關科技公司，比如在2014年9月，英特爾作為領頭羊參與了GaN功率器件公司Avogy的4000萬美元B輪融資。其次，英特爾自主開展科研攻關，目前其在GaN上已在全球范圍內展開了專利布局，其中包括為SoC設計的III-N晶體管、RF開關、超短溝道長度、場板及III-N/硅單片集成電路在內的多達67項專利技術儲備。

就在去年，借助IEDM2022會議平臺，英特爾成功開發出一種基于300毫米硅基氮化鎵晶圓的制作方法，使得人們距離解決5G和電源能效問題又近了一步。值得注意的是，英特爾在這個領域取得的突出成果，不僅實現了比行業普遍水平高出20倍以上的增益，還創造了高性能供電指標的新紀錄。

時間荏苒，今年英特爾在IEDM2023上面向公眾發表了一篇名為《DrGaN：采用E模式GaN MOSHEMT和三維單片硅 PMOS的300mm硅基GaN功率開關集成CMOS驅動器技術》（DrGaN ： an Integrated CMOS Driver GaN Power Switch Technology on 300mm GaN on Silicon with E mode GaN MOSHEMT and 3D Monolithic Si PMOS）的學術論文，再次展示了他們在GaN領域的最新研究成果。

回顧歷史，早在2004年，英特爾首次提出DrMOS的概念，首次將CMOS驅動器與硅功率器件進行整合，并最終成為了為個人電腦和數據中心供電的行業標準。如今，DrMOS已經深入人心，被廣泛運用在各個領域。

那么，為何要將驅動器與功率器件進行整合呢？ 答案其實很簡單，這種整合方式能夠帶來更加緊湊高效的解決方案，大大降低了寄生參數，從而使得半導體產業得以借助硅晶體管實現更為出色的供電處理能力。對于DrGaN而言，與DrMOS具有同樣的設計理念—將GaN和硅基CMOS功能性器件整合，以“層轉移”工藝，在300毫米硅晶圓上，借助于大規模的3D單片工藝進行完整組裝。

選擇使用GaN的理由有很多。首先，GaN擁有優越的寬帶隙和巴利加優值，能夠適應高頻和大功率的需求環境。得益于其強大的寬帶隙特性，電池涯值超過了GaAs和硅的十倍，這樣就允許GaN晶體管的設計尺寸大幅減少，從而得到更高的性能表現;另一方面，由于GaN的自發極化效應和壓電極化效應，在GaN和相關三元合金界面處產生了被稱為二維電子氣的特殊物質，無需添加任何雜質。

具體來說，英特爾所采用的器件架構便是MOSHEMT，換句話說，這實際上是將氮化鎵HEMT進行了結合運用。通過搭乘二維電子氣的高速電子遷移率以及器件結構中的量子阱優勢，帶來優異性能輸出。柵極和溝道區域正是英特爾運用High-K（高K）氧化物柵介質的核心地帶。之所以選用High-K介電質，正是看中了其在硅CMOS晶體管微縮上的顯著優勢，這極大助力了英特爾在氮化鎵MOS器件上取得了驚人的性能表現。

需要特別強調的是，雖然DrGaN與其他“單芯片氮化鎵集成電路（氮化鎵+硅驅動器）”有相似之處，但是卻存在本質性的差異。其他同類型的集成電路通常采用增強或耗盡模式，也就是說它們并非真正意義上的CMOS，因此在效率和減少泄漏方面的綜合解決方案相較Less高效。

此外，英特爾并未使用p-GaN方法實現增強型氮化鎵，英特爾的方法是將柵極區域加工呈MOS，這意味著在通道區域不使用典型的極化電荷誘導層，這些層誘導通道中電荷的形成。

這項技術極具前景，因為它具備改變游戲規則的能力。許多令人興奮的機遇擺在面前，包括高效、高性能射頻和電力傳輸與標準硅基處理器的全面集成。這種技術有潛力滿足 5G 及更高版本的下一代移動設備、數據基礎設施和通信網絡的需求。