據九峰山實驗室3月22日消息，九峰山實驗室的科研團隊在全球首創(chuàng)性地實現了8英寸硅基氮極性氮化鎵（N-polar GaNOI）高電子遷移率材料的制備，這一成果不僅標志著我國在半導體材料領域的重大進步，更為未來諸多前沿技術的發(fā)展奠定了堅實基礎。
1、技術突破：氮極性氮化鎵材料的制備
氮化鎵（GaN）作為一種寬禁帶半導體材料，因其獨特的物理和化學性質，在高頻、高功率、高壓等領域的應用前景廣闊。然而，傳統的氮化鎵材料制備技術存在諸多限制，尤其是在大尺寸、高質量材料的生產方面。九峰山實驗室的科研團隊經過多年潛心研究，成功攻克了這一難題，首次實現了8英寸硅基氮極性氮化鎵（N-polar GaNOI）高電子遷移率材料的制備。
這一成果的關鍵在于其獨特的材料結構和制備工藝。硅基氮極性氮化鎵材料具有更高的電子遷移率和更低的缺陷密度，能夠在更高的頻率和功率下穩(wěn)定工作。同時，8英寸的尺寸意味著該材料能夠滿足大規(guī)模集成電路制造的需求，為未來的系統級芯片集成提供了可能。
2、應用前景：助力前沿技術發(fā)展
九峰山實驗室的這一技術突破，預計將對多個前沿技術領域產生深遠影響。首先，在下一代通信領域，氮極性氮化鎵材料的高頻特性能夠顯著提升通信系統的傳輸速率和頻譜效率，為5G乃至6G通信技術的發(fā)展提供有力支持。
其次，在自動駕駛領域，該材料能夠用于制造高性能的毫米波雷達，提高自動駕駛系統的感知精度和可靠性，為自動駕駛技術的普及和推廣奠定基礎。
此外，在雷達探測和微波能量傳輸領域，氮極性氮化鎵材料的高功率和高效率特性也能夠發(fā)揮重要作用。例如，在軍事雷達系統中，使用該材料制造的射頻前端能夠提高雷達的探測距離和分辨率，增強國防安全能力。在微波能量傳輸領域，該材料能夠提高能量傳輸的效率和穩(wěn)定性，為未來的無線充電和太空太陽能電站等應用提供技術支持。
3、全國首個100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺
除了在材料制備方面的突破，九峰山實驗室還成功搭建了全國首個100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺。PDK（Process Design Kit，工藝設計套件）是集成電路設計和制造中不可或缺的工具，它為芯片設計人員提供了詳細的工藝參數和設計規(guī)則，使得設計的芯片能夠在特定的制造工藝下實現高性能和高可靠性。
source：九峰山實驗室（圖為氮化鎵PDK研發(fā)團隊）
九峰山實驗室的100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺的建成，意味著我國在氮化鎵芯片制造領域邁出了重要一步。該平臺不僅能夠為國內的芯片設計企業(yè)提供先進的工藝支持，還能夠吸引國際上的芯片設計公司與我國的制造企業(yè)合作，提升我國在全球半導體產業(yè)鏈中的地位。
4、未來展望：引領全球半導體材料發(fā)展
九峰山實驗室在氮極性氮化鎵材料制備領域的突破，是我國科技自主創(chuàng)新的又一重要成果。這一成果不僅展示了我國科研團隊在半導體材料領域的強大實力，也為我國在全球半導體產業(yè)競爭中贏得了主動權。
公開資料顯示，九峰山實驗室于2021年正式獲批組建，是湖北省九大實驗室之一。實驗室致力于化合物半導體工藝、檢測、材料平臺的建設，具備4/6/8英寸工藝平臺全兼容能力。除了氮化鎵領域，九峰山實驗室在碳化硅領域也有諸多成就。
2023年8月1日，九峰山實驗室的6英寸碳化硅（SiC）中試線全面通線，首批溝槽型MOSFET器件晶圓成功下線。這標志著實驗室具備了碳化硅外延、工藝流程、測試等全流程技術服務能力。
在4個月內，實驗室連續(xù)攻克了碳化硅器件刻蝕均一性差、注入后翹曲度高、柵極底部微溝槽等十余項關鍵工藝問題。此外，實驗室還開發(fā)了低表面粗糙度、高激活率的高溫高能離子注入與激活工藝，實現了低溝槽表面粗糙度刻蝕。此外，該實驗室完成了自主IP布局，開發(fā)了碳化硅溝槽器件制備中的關鍵核心單點工藝，形成了自主IP的成套工藝技術能力。（集邦化合物半導體 竹子 整理）
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