據(jù)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(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，這一成果不僅標志著我國在半導體材料領(lǐng)域的重大進步，更為未來諸多前沿技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。
1、技術(shù)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(zhì)，在高頻、高功率、高壓等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。然而，傳統(tǒng)的氮化鎵材料制備技術(shù)存在諸多限制，尤其是在大尺寸、高質(zhì)量材料的生產(chǎn)方面。九峰山實驗室的科研團隊經(jīng)過多年潛心研究，成功攻克了這一難題，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。
這一成果的關(guān)鍵在于其獨特的材料結(jié)構(gòu)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(tǒng)級芯片集成提供了可能。
2、應(yīng)用前景：助力前沿技術(shù)發(fā)展
九峰山實驗室的這一技術(shù)突破，預(yù)計將對多個前沿技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。首先，在下一代通信領(lǐng)域，氮極性氮化鎵材料的高頻特性能夠顯著提升通信系統(tǒng)的傳輸速率和頻譜效率，為5G乃至6G通信技術(shù)的發(fā)展提供有力支持。
其次，在自動駕駛領(lǐng)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(tǒng)的感知精度和可靠性，為自動駕駛技術(shù)的普及和推廣奠定基礎(chǔ)。
此外，在雷達探測和微波能量傳輸領(lǐng)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(tǒng)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(lǐng)域，該材料能夠提高能量傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性，為未來的無線充電和太空太陽能電站等應(yīng)用提供技術(shù)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(shè)計套件）是集成電路設(shè)計和制造中不可或缺的工具，它為芯片設(shè)計人員提供了詳細的工藝參數(shù)和設(shè)計規(guī)則，使得設(shè)計的芯片能夠在特定的制造工藝下實現(xiàn)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(lǐng)域邁出了重要一步。該平臺不僅能夠為國內(nèi)的芯片設(shè)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(shè)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(chǎn)業(yè)鏈中的地位。
4、未來展望：引領(lǐng)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(lǐng)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(lǐng)域的強大實力，也為我國在全球半導體產(chǎn)業(yè)競爭中贏得了主動權(quán)。
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(shè)，具備4/6/8英寸工藝平臺全兼容能力。除了氮化鎵領(lǐng)域，九峰山實驗室在碳化硅領(lǐng)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(shù)服務(wù)能力。
在4個月內(nèi)，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(guān)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(xiàn)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(guān)鍵核心單點工藝，形成了自主IP的成套工藝技術(shù)能力。（集邦化合物半導體 竹子 整理）
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