最新科技新闻：国际化合物半导体材料与工艺论坛，由哈工大（深圳）简劼副教授、深圳大学刘新科副教授主持。

哈工大（深圳）简劼副教授

深圳大学刘新科副教授

SiC及相关主题

天岳先进的研发部主任朱灿博士，详细讲解了目前SiC衬底朝12英寸扩径过程中，天岳先进研发的液相法晶体生长工艺，并全面对比了液相法与目前主流的PVT法的性能参数、经济成本、时间成本等。最后，朱灿博士简要介绍了SiC在高压电网领域的应用，及最新的制备技术进展。

广东天域半导体公司的丁雄杰博士，展示了天域在8英寸大尺寸SiC外延方面的量产能力，年产能达80万片；天域半导体通过采用氨气（NH₃）掺杂等工艺，显著改善了载流子浓度的均匀性，并有效控制了晶体缺陷，以满足车规级要求。

丁雄杰博士还重点介绍了几项前沿技术探索：在超高压厚外延方面，天域通过边缘缺陷抑制技术，将材料的可利用面积（TUA）提升至70%-90%。此外，天域已基于键合SiC衬底技术，成功流片并验证了1200V MOSFET器件的高可靠性与良率。天域还对用于超级结器件的沟槽外延回填这一高难度技术进行了研究，揭示了其在高宽深比结构填充中的挑战与进展。

北方华创公司的化合物外延部门负责人杨牧龙先生，介绍了北方华创于对外延设备三大核心技术的攻克：通过优化气流场设计以确保反应气体均匀分布；精确控制温度场以保证晶体质量；实现全自动化传输，提升生产效率与不同批次产品的一致性。

基于这些核心技术，北方华创构建了覆盖主流化合物材料的全系列设备产品线。杨牧龙先生展示了其针对不同应用的解决方案，并通过具体的工艺数据（如8英寸GaN HEMT外延厚度均匀性CV值达1.07%）证明了其设备的高性能和高可靠性。

日新离子机械株式会社的副总经理赵维江先生，介绍了其旗舰产品IMPHEAT-II高温离子注入机。该设备基于成熟的中电流平台，旨在满足SiC功率器件制造中对高能、大电流注入的特殊工艺要求。其技术优势主要体现在两大核心创新上：

首先是FTS离子源，它通过卤化气体与铝发生可控化学反应，替代传统的粉末源，从而实现了高达常规设备1.5倍的铝离子束流，并显著提升了束流的稳定性和可控性，减少了电弧报警，将设备正常运行时间提升了10.2个百分点。其次，为了解决SiC器件制造中的深区注入难题，IMPHEAT-II集成了独特的原位XRD系统。该系统能够以±0.1°的极高精度实时检测SiC晶圆的晶向，并通过前馈控制系统精确调整晶圆倾角，从而实现完美的沟道注入，有效增加注入深度并改善掺杂剖面。

深圳先进电子材料国际创新研究院的高级工程师何川，深入分析了聚酰亚胺材料在功率半导体制造中的两大核心应用：一是作为光敏聚酰亚胺（PSPI），用于芯片表面的钝化绝缘和应力保护，提升器件的耐压与可靠性；二是作为非光敏PI，应用于先进的Power Overlay（POL）封装中，通过铜通孔互连实现高密度集成，降低寄生电感和开关损耗。

高级工程师何川指出，PI材料的实际应用面临严峻挑战，若材料性能或工艺管控不当，极易出现附着力不足导致脱落、器件耐压不足引发击穿，以及高温高湿环境下鼓包失效等问题。面对这些挑战，深圳先进电子材料国际创新研究院积极作为，其自主研发的PSPI材料在附着力、耐高温和耐高压等关键性能上，已具备与国际竞品抗衡甚至更优的潜力。

最后，高级工程师何川也强调了了国产化的紧迫性，目前功率半导体用PSPI市场超过90%被日美供应商占据。国产材料从技术验证到规模化应用仍需克服资源有限、验证周期长等困难，任重而道远。

GaN及相关主题

苏州晶湛半导体公司的总裁程凯博士，首先简述了行业趋势：随着英特尔、英飞凌等巨头相继布局，300mm（12英寸）GaN-on-Si技术正成为功率和射频器件未来的主流方向。晶湛半导体紧跟这一趋势，在300mm硅基氮化镓外延上完成了关键技术突破，包括优异的厚度均匀性（~0.3%）和可控的晶圆翘曲（<50μm），并成功将耐压能力提升至1200V以上。

程凯博士系统性展示了晶湛在不同衬底上的材料技术布局。除了硅基氮化镓，公司在GaN-on-SiC和GaN-on-Sapphire（蓝宝石）技术上也取得了显著进展，例如在200mm蓝宝石衬底上实现了高性能HEMT外延，并合作开发出耐压高达10kV的增强型功率器件，展现了其在高端高压应用领域的实力。

在突破材料性能极限方面，晶湛完成了多沟道异质结结构技术。该技术能在保持高电子迁移率的同时，将载流子浓度提升数倍，显著降低导通电阻，并已成功应用于制造高性能的FinFET器件。

在GaN射频应用领域，晶湛公司采用了独特的缓冲层器件设计。该设计有效降低了射频损耗，其性能可媲美甚至优于业界先进的陷阱富集绝缘体上硅（Trap Rich SOI）技术。同时，通过二次外延n++ GaN的欧姆接触技术，将接触电阻成功降低至0.0735 Ω·mm以下，解决了低压高频器件的关键瓶颈。

最后，程凯博士展示了晶湛公司在全彩GaN Micro-LED领域的完整平台。通过优化外延结构和侧壁钝化工艺，晶湛显著提升了微米级LED的发光效率（EQE），并实现了高良率的无坏点阵列制造，为AR/VR等近眼显示应用提供了核心材料支持。

中电科48所的高级工程师黎昆博士，系统性展示了四十八所的全系列化合物外延装备国产解决方案。其解决方案覆盖了第二代~第四代半导体及前沿材料体系，包含As/P MOCVD装备、GaN MOCVD装备、Ga₂O₃ MOCVD装备等。

尤为突出的是，四十八所基于其国内独有的MBE（分子束外延）与MOCVD设备综合研制能力，提出了创新的MBE+MOCVD一体机的解决方案。该设备通过真空互联技术，结合MBE的原子级精确外延优势和MOCVD的高效量产能力，旨在攻克高端器件的量产难题。

泛林集团的特色工艺部副总裁David Haynes博士指出，GaN在功率电子和射频应用中具有巨大潜力，但也强调其制造面临严峻挑战。与传统硅器件不同，GaN材料敏感，极易因等离子体加工等步骤产生损伤，导致器件性能（如二维电子气2DEG浓度）严重衰退。为此，Lam集团开发了一系列针对性解决方案，David Haynes博士重点介绍了其原子层刻蚀（ALE）和脉冲等离子体等超低损伤工艺技术，这些技术能显著降低刻蚀后的表面粗糙度和电学参数劣化，是实现高性能“常关型”器件的关键。

最后，David Haynes博士展望了300mm产线的巨大优势，包括大幅提升产能、降低成本以及与先进硅基CMOS工艺线的兼容性。Lam提供从200mm到300mm的全套刻蚀、沉积和清洗解决方案，致力于将前沿CMOS制造经验赋能于宽禁带半导体产业。

西安电子科技大学广州第三代半导体创新中心的执行主任刘志宏教授，首先介绍了西安电子科技大学的先进研发与中试平台。该平台覆盖了从芯片设计（TCAD/ADS）、材料外延、6-8英寸晶圆制造、封装到测试分析的完整产业链条。其工艺能力尤为突出，展示了从微米级到纳米级（如50nm T型栅）的精细加工技术，为高性能器件研发提供了坚实基础。

基于上述平台，刘志宏教授的研究组在GaN应用领域取得了显著的成果：

射频器件：成功流片了6英寸的SiC基和Si基GaN射频器件晶圆，开发出适用于不同频率（从3.5GHz到28GHz）的功率器件，性能指标对标国际水平。

电力电子器件：重点攻关车规级高压器件，开发了650V至1700V的Si基GaN技术，还研发了耐压高达8000V的蓝宝石基GaN HEMT。

毫米波/太赫兹器件：面向5G+/6G通信，开发了高线性度、高频（sqrt(fT*fmax) > 200 GHz）的Si基GaN器件。

低压射频器件：针对手机卫星通信等移动终端需求，优化了在低工作电压下的器件性能，实现了高功率附加效率（PAE达80.4%）。

GaN CMOS技术：探索研发P沟道GaN器件。

深圳职业技术大学集成电路学院院长于洪宇教授，系统且深入的介绍了研究组的突破，包含无金欧姆接触工艺（接触电阻降至世界领先的0.063 Ω·mm）、精密刻蚀、栅极工程（界面态密度<10¹² cm⁻²eV⁻¹）等关键工艺及技术突破。

在功率器件的技术路线与系统应用层面，于教授的研究组并行推进了Cascode、p-GaN栅、栅电荷存储、再生长凹栅四种实现“常关型”功率器件的技术路线。在此基础上，其团队开发了从65W到4000W的系列电源模块，并将GaN功率器件应用于国家电网智能终端，验证了从器件到系统的全链条研发能力。

在高频应用领域，重点攻关射频GaN器件的性能提升。核心创新在于利用应力工程实现高性能常关型射频器件。通过在AlGaN屏障层上沉积具有特定应力的SiNx薄膜，成功对沟道中的二维电子气进行调控，实现了阈值电压的正向偏移（Vth=+0.24V），避免了传统工艺的刻蚀损伤。

九峰山实验室的高级工程师刘捷龙博士，系统介绍了九峰山实验室在射频GaN技术领域的前沿技术成果。九峰山实验室已成功开发并发布了基于6英寸晶圆的100nm硅基GaN和250nm碳化硅基GaN两款PDK。其中，100nm硅基GaN器件展现出卓越的高频特性，电流增益截止频率（fT）和最大振荡频率（fmax）分别达到100GHz和150GHz，并在30GHz实现了2W/mm的输出功率和41%的功率附加效率（PAE），性能对标国际先进水平。

在关键技术突破方面，九峰山实验室通过二次外延n+ GaN技术，将欧姆接触电阻成功降低至0.1 Ω·mm以下，从而将器件导通电阻优化至0.57 Ω·mm，为高性能器件奠定了坚实基础。

此外，九峰山实验室还在前沿器件探索领域，与合作伙伴联合开发了亚百纳米栅长高频器件（fT/fmax达190/301 GHz）、用于提升线性度的Fin结构器件，以及面向太赫兹应用的肖特基二极管，其截止频率超过1.5THz。

国家第三代半导体技术创新中心/深圳平湖实验室的GaN首席科学家David Zhou博士，发布了其团队开发的第一代25V、100V、650V GaN器件技术平台及650V GaN MPW，器件性能处于行业先进水平。团队基于8英寸功率GaN科研中试平台，突破p-GaN栅增强型技术、高迁移率外延、低阻欧姆接触、元胞微缩等p-GaN HEMT器件关键技术，包含：

Mg激活浓度、Mg掺杂浓度对器件电学特性的影响

AlN插入层对外延层结构的调控，实现了2DEG迁移率>2000cm2/V.s

欧姆接触的工艺开发，实现最低欧姆接触电阻约0.1Ω.mm

亚纳米栅线条制备、精细欧姆开孔线条等器件小型化的关键工艺

珠海镓未来科技有限公司的研发总监张大江先生，展示了针对AI数据中心电源的高效解决方案。

随着数据中心向AI演进，电源架构正朝着更高功率（达100kW）和更高母线电压（如+/-400V直流）方向发展，这对电源转换效率提出了极致要求，新的80Plus Ruby标准要求效率达到96.5%以上。为此，镓未来推出了一个峰值效率高达98.1%的3000W AC-DC电源参考设计。这一卓越性能的实现依赖于三大技术支柱：

先进拓扑结构：采用交错并联图腾柱无桥PFC和全桥LLC软开关拓扑，最大限度地降低了开关损耗。

氮化镓（GaN）功率器件：使用GaN器件，其高频、低损耗的特性，是实现高频高效的关键。

磁集成与模块化设计：通过磁集成技术减少磁芯损耗和电源体积，同时采用模块化设计优化PCB布局，最终实现了2.04 W/cm³的高功率密度。

该电源设计方案还通过了严格的热冲击、雷击浪涌和电磁干扰测试，计算平均无故障时间（MTBF）约40年，确保了其在苛刻的数据中心环境中的高可靠性。

第四代半导体学术前沿

国家第三代半导体技术创新中心/深圳平湖实验室的张道华院士，系统性阐述了以氧化镓（Ga₂O₃）、氮化铝（AlN）和金刚石为代表的超宽禁带半导体的巨大潜力与技术挑战。

这些材料因其极高的禁带宽度、击穿场强，在智能电网、高速列车、航空航天等超高电压、高温、强辐射应用场景中前景广阔。张道华院士重点揭示了其产业化面临的核心瓶颈：氧化镓存在p型掺杂困难、热导率低的固有缺陷；氮化铝的n型和p型掺杂均极难控制，且欧姆接触电阻大；金刚石则面临大尺寸高质量单晶制备困难和n型掺杂有效性不足等挑战。

面对这些世界性难题，深圳平湖实验室在材料理论和器件工艺上取得了突破性进展。通过理论计算探索金属固溶体来改善氧化镓的空穴迁移率；开发创新的表面处理技术，将肖特基二极管的击穿电压从490V显著提升至800V；并成功制备了国内领先的无金工艺氮化铝SBD和HEMT器件，以及高性能金刚石SBD。

结语

本次论坛汇聚了14位顶尖专家的智慧结晶，从材料、设备、器件到系统应用，全面展现了我国化合物半导体产业从技术突破到产业创新的蓬勃生机，揭示了产业链协同创新的巨大潜力。这些成果不仅夯实了产业发展的技术根基，更描绘出从消费电子到AI数据中心、智能电网等广阔的应用前景。期待这些前沿洞见与突破技术能加速落地，共同推动中国半导体生态迈向更高质量的发展新阶段。