近日，碳化硅和氮化鎵領域頻傳專利突破喜訊，多家企業(yè)和研究機構取得關鍵進展，為半導體行業(yè)的發(fā)展注入新動力。
這些專利成果聚焦于材料制備、器件制造以及應用拓展等核心環(huán)節(jié)，有望推動相關技術的產(chǎn)業(yè)化應用，提升產(chǎn)業(yè)競爭力。
1、材料制備革新
3 月 24 日，國家知識產(chǎn)權局信息顯示，成都天一晶能半導體有限公司取得 “一種新型碳化硅籽晶粘接用炭化爐” 的專利（授權公告號 CN 222648188 U，申請日期為 2024 年 6 月）。該實用新型公開的炭化爐，通過在支撐座內置加熱機構和測溫機構精確控制燒結溫度，利用上隔熱屏與下隔熱屏降低樣品加熱區(qū)域熱量損失和罩體過熱等問題，有效提高了溫度控制和壓力控制的精度。這對于提升碳化硅籽晶粘接質量，進而保障碳化硅材料的生產(chǎn)質量具有重要意義。
source：國家知識產(chǎn)權局
3月20日，江蘇天科合達半導體有限公司申請一項名為“一種碳化硅晶體的生長工藝及應用”的專利（公開號CN 119640393 A，申請日期為2024年12月）。專利摘要顯示，該發(fā)明采用石墨隔板將坩堝內部分隔為7個裝料區(qū)域，裝填特定粒徑的碳化硅粉料，再用PVT法進行碳化硅晶體的生長 。通過優(yōu)化裝料工藝，可提升粉料在生長過程中升華氣體的均勻性和利用率，有助于爐內溫場的穩(wěn)定，降低晶體相變發(fā)生的概率，減少晶體缺陷，從而提升晶體質量。
source：國家知識產(chǎn)權局
3月24日，九峰山實驗室科研團隊取得重大突破，成功在全球范圍內首次實現(xiàn)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。這一成果打破國際技術壟斷，采用硅基襯底，兼容8英寸主流半導體產(chǎn)線設備，集成硅基CMOS工藝，降低生產(chǎn)成本。材料性能顯著提升，兼具高電子遷移率和優(yōu)異的可靠性，鍵合界面良率超過99%，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。氮極性氮化鎵材料在高頻段表現(xiàn)出色，適用于5G/6G通信、衛(wèi)星通信、雷達系統(tǒng)等領域，未來有望推動多個高科技領域發(fā)展。
source：九峰山實驗室
2、器件制造優(yōu)化
3 月 22 日，國家知識產(chǎn)權局信息表明，福州鎵谷半導體有限公司申請了 “一種大尺寸硅基的氮化鎵外延器件及生長方法” 的專利（公開號 CN 119653841 A，申請日期為 2024 年 12 月）。通過設置應力釋放層，該發(fā)明可緩解緩沖層過厚產(chǎn)生的過高應力，制作更厚緩沖層提升器件耐壓能力，同時使緩沖層缺陷和位錯湮滅，提升結晶質量，得到更平整器件表面利于芯片制作。
source：國家知識產(chǎn)權局
3 月 22 日，安徽格恩半導體有限公司申請 “一種氮化鎵基半導體激光器元件” 的專利（公開號 CN 119651346 A，申請日期為 2024 年 12 月）。該發(fā)明通過在特定結構中設置電流誘導自旋極化層，利用菲利普電離度特性，使激光器在注入電流時產(chǎn)生自旋極化效應，中和內部極化場，減少量子限制 stark 效應，降低電子泄漏和載流子去局域化，提升峰值增益和光功率。
source：國家知識產(chǎn)權局
比亞迪集團執(zhí)行副總裁廉玉波于 3 月 17 日正式宣布，比亞迪自主研發(fā)的全新一代 1500V 車規(guī)級碳化硅（SiC）功率芯片誕生，這是行業(yè)內首次實現(xiàn)量產(chǎn)應用的最高電壓等級車規(guī)級 SiC 功率芯片。該芯片是比亞迪超級 e 平臺的核心組成部分，支持兆瓦級快速充電，配合全域千伏高壓架構，可實現(xiàn) “油電同速” 的超快充體驗，如漢 L 車型能達到充電 5 分鐘續(xù)航 400 公里。此芯片的研發(fā)成功，體現(xiàn)了比亞迪在碳化硅功率芯片領域的技術實力，也為新能源汽車的性能提升提供了關鍵支撐。
source：比亞迪
3、應用拓展提效
3 月 21 日，浙江綠源電動車有限公司取得 “一種集成充電和逆變雙向電源的氮化鎵充電器散熱結構” 的專利（授權公告號 CN 222638962 U，申請日期為 2024 年 6 月）。通過將氮化鎵電路板組件安裝在充電器散熱框架的散熱空間內，有效提升了氮化鎵充電器的散熱性能。
source：國家知識產(chǎn)權局
江蘇第三代半導體研究院有限公司于2025年3月取得一項名為“一種前驅體封裝容器及氣相沉積系統(tǒng)”的專利，授權公告號CN 222648108 U，申請日期為2024年6月。專利摘要顯示，該前驅體封裝容器包括第一腔體，第二腔體，緩沖腔體，通斷控制組件和充抽組件。該專利的設計能夠有效延長封裝容器的使用時限，對于提高生產(chǎn)效率、降低成本具有重要意義。
source：國家知識產(chǎn)權局
4、結語
碳化硅和氮化鎵作為第三代寬禁帶半導體材料，具有高擊穿場強、高飽和電子漂移速率、高熱導率等優(yōu)良特性，在電動汽車、5G通訊、新能源等領域應用潛力巨大。此次一系列專利突破，將有助于解決行業(yè)長期面臨的材料制備難題，推動相關產(chǎn)品性能提升和成本下降，加速產(chǎn)業(yè)化進程。
業(yè)內人士認為，隨著這些專利技術的逐步落地應用，碳化硅和氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)將迎來新的發(fā)展機遇，有望帶動整個半導體行業(yè)的技術升級和產(chǎn)業(yè)變革，為經(jīng)濟社會的高質量發(fā)展提供強有力的技術支撐。（集邦化合物半導體 妮蔻 整理）
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