電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 3月22日，九峰山實(shí)驗(yàn)室首次公布了GaN相關(guān)的研究成果，包括國(guó)際首創(chuàng)8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底（N-polar GaNOI）；全國(guó)首個(gè)100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺(tái)；動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)距離無(wú)人終端無(wú)線能量傳輸完成示范驗(yàn)證。成果覆蓋了GaN產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，包括材料、器件設(shè)計(jì)、應(yīng)用。
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九峰山實(shí)驗(yàn)室成立于2021年，是湖北省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，聚焦化合物半導(dǎo)體的研發(fā)與創(chuàng)新，目標(biāo)是打造全球化合物半導(dǎo)體的平臺(tái)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的“燈塔”。實(shí)驗(yàn)室總投資82億元，建有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、全球一流的量產(chǎn)級(jí)研發(fā)平臺(tái)，并在中國(guó)光谷建立了先進(jìn)的化合物半導(dǎo)體研發(fā)基地。
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同時(shí)擁有以應(yīng)用為導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究平臺(tái)，包括產(chǎn)研協(xié)同、鼓勵(lì)創(chuàng)新、中立開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)機(jī)制；來(lái)自超過(guò)全球10個(gè)國(guó)家的100余名頂尖科學(xué)家及技術(shù)專家組成的科研團(tuán)隊(duì)；由世界領(lǐng)先的行業(yè)合作伙伴和全球?qū)W術(shù)網(wǎng)絡(luò)組成的生態(tài)系統(tǒng)。
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那么這次九峰山實(shí)驗(yàn)室公布的研究成果，首先是國(guó)際首創(chuàng)8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底。
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氮化鎵晶體結(jié)構(gòu)的極性方向?qū)ζ骷阅芎蛻?yīng)用有著重要影響，根據(jù)晶體生長(zhǎng)的極性方向，主要分為氮極性氮化鎵（N-polar GaN）和鎵極性氮化鎵（Ga-polar GaN）兩種相反的極化類型。已有研究表明，在高頻、高功率器件等領(lǐng)域，氮極性氮化鎵比傳統(tǒng)的鎵極性氮化鎵技術(shù)優(yōu)勢(shì)更明顯。作為高頻通信與雷達(dá)探測(cè)的關(guān)鍵半導(dǎo)體材料，氮極性氮化鎵已成為國(guó)際科研界深入探索的焦點(diǎn)。然而由于嚴(yán)苛的材料生長(zhǎng)條件、高度復(fù)雜的工藝等瓶頸制約，目前國(guó)際上僅有少數(shù)機(jī)構(gòu)可小批量生產(chǎn)2-4英寸氮極性氮化鎵高電子遷移率襯底材料，且成本昂貴。
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九峰山實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)在全球首次實(shí)現(xiàn)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，在成本、性能、良率方面都獲得了突破。
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在成本控制方面，九峰山實(shí)驗(yàn)室采用硅基襯底，兼容8英寸主流半導(dǎo)體產(chǎn)線設(shè)備，深度集成硅基CMOS工藝，使該技術(shù)能迅速適配量產(chǎn)工藝；材料性能與可靠性兼顧；良率方面，鍵合界面良率超 99%，有助實(shí)現(xiàn)材料的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
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在氮化鎵器件設(shè)計(jì)端，九峰山實(shí)驗(yàn)室推出了國(guó)內(nèi)首個(gè)、全球第二個(gè)100 nm硅基氮化鎵商用工藝設(shè)計(jì)套件（PDK），性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流水平。
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PDK是半導(dǎo)體制造中不可或缺的工具包。它為芯片設(shè)計(jì)者提供工藝參數(shù)、器件模型、設(shè)計(jì)規(guī)則等關(guān)鍵信息，快速實(shí)現(xiàn)從電路設(shè)計(jì)到實(shí)際制造的轉(zhuǎn)化，是連接芯片設(shè)計(jì)與制造的“橋梁”。所以硅基氮化鎵要在商業(yè)化應(yīng)用中取得突破，離不開(kāi)強(qiáng)大的PDK設(shè)計(jì)套件支持。
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九峰山推出的100 nm硅基氮化鎵PDK，主要優(yōu)勢(shì)有三點(diǎn)：
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跨代際開(kāi)發(fā)：為滿足高通量衛(wèi)星通信等場(chǎng)景對(duì)更高傳輸速率和更大帶寬的需求，跳過(guò)150 nm以下節(jié)點(diǎn)，采用100 nm柵長(zhǎng)技術(shù)，顯著提升器件的截止頻率，使其能夠覆蓋DC到Ka波段的毫米波頻段應(yīng)用。

高性能：通過(guò)外延和器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效降低電流崩塌，減小接觸電阻，提高器件效率，這一系列技術(shù)突破使應(yīng)用終端在功耗和功率密度方面得到顯著改善。

低成本：硅基氮化鎵技術(shù)既結(jié)合了氮化鎵材料的高頻、高功率和高效率性能優(yōu)勢(shì)，又兼具硅基價(jià)格優(yōu)勢(shì)，未來(lái)，該技術(shù)可向8寸及以上大尺寸拓展，與CMOS工藝兼容，實(shí)現(xiàn)成本的進(jìn)一步降低。

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而在應(yīng)用端，九峰山實(shí)驗(yàn)室基于自主研發(fā)的氮化鎵器件，成功構(gòu)建起動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)距微波無(wú)線傳能系統(tǒng)，并在20米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的動(dòng)態(tài)無(wú)線供能示范驗(yàn)證。
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該技術(shù)突破了傳統(tǒng)無(wú)線充電的距離限制，利用自主研發(fā)的高性能GaN SBD，以及創(chuàng)新性提出“動(dòng)態(tài)匹配+高精定位”雙模控制策略，解決了接收端功率波動(dòng)與能量轉(zhuǎn)換效率低的難題，為物流、農(nóng)業(yè)、工業(yè)4.0、智能家居等領(lǐng)域提供了創(chuàng)新性技術(shù)儲(chǔ)備，標(biāo)志著我國(guó)在高頻高功率無(wú)線傳能領(lǐng)域的探索邁入新階段。
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