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近日，九峰山实验室科研团队在全球首次实现8英寸硅基氮极性氮化镓高电子迁移率材料的制备，在高频、高功率器件等领域，有望为前沿技术发展及产业化落地提供有力支撑：
3月22日，九峰山实验室在官微公布了其GaN系列成果，包括国际首创8英寸硅基氮极性氮化镓衬底（N-polar GaNOI）、全国首个100nm高性能氮化镓流片PDK平台等，在材料、器件到产业应用取得一系列突破。
九峰山实验室8英寸硅基氮极性氮化镓衬底
值得关注的是，九峰山实验室科研团队在全球首次实现8英寸硅基氮极性氮化镓（N-polar GaNOI）高电子迁移率材料的制备。该成果将助力射频前端等系统级芯片在频率、效率、集成度等方面越级提升，为下一代通信、自动驾驶、雷达探测、微波能量传输等前沿技术发展提供有力支撑。
据了解，氮化镓晶体结构的极性方向对器件性能和应用有着重要影响，根据晶体生长的极性方向，主要分为氮极性氮化镓（N-polar GaN）和镓极性氮化镓（Ga-polar GaN）两种相反的极化类型。已有研究表明，在高频、高功率器件等领域，氮极性氮化镓比传统的镓极性氮化镓技术优势更明显。
(a) 九峰山实验室8英寸N极性GaN晶圆实物照片, (b) N极性GaNOI截面透射电镜照片
作为高频通信与雷达探测的关键半导体材料，氮极性氮化镓已成为国际科研界深入探索的焦点。然而由于严苛的材料生长条件、高度复杂的工艺等瓶颈制约，目前国际上仅有少数机构可小批量生产2-4英寸氮极性氮化镓高电子迁移率衬底材料，且成本昂贵。
据九峰山实验室透露，此次突破主要体现在以下三个方面，为该材料大规模产业化奠定了重要基础：
一是成本控制，采用硅基衬底，兼容8英寸主流半导体产线设备，深度集成硅基CMOS工艺，使该技术能迅速适配量产工艺。
二是材料性能提升，材料性能与可靠性兼具。
三是良率提升，键合界面良率超 99%。
九峰山实验室认为，未来一旦突破量产技术临界点，氮极性氮化镓材料将在以上领域开辟新的应用场景，对产业发展起到革新性推动作用。
目前，商用的GaN的光电和电子功率器件主要是在镓极性硅基氮化镓上开发，氮极性硅基氮化镓主要应用于射频器件领域。此外，由于硅基氮化镓在高电压场景下不具备优势，业内也在逐渐采用蓝宝石基氮化镓路线，以推进1200V—3300V GaN 功率器件的商用化进程：
值得关注的是，除了九峰山实验室外，Transphorm、住友电工等企业或机构通过采用蓝宝石等衬底，在氮极性氮化镓研发上也取得了进展：
然而，氮极性氮化镓目前仍处于研发阶段，尚未实现大规模量产，但其潜在的市场价值和技术优势已经吸引了众多企业的目光。鉴于此，《2024-2025氮化镓（GaN）产业调研白皮书》也将重点调研氮极性氮化镓等新兴方向，力图为企业提供专业支持和市场洞察。
目前，《氮化镓白皮书》的编写还得到了英诺赛科、能华半导体、京东方华灿光电等企业的大力支持，并将于2025年8月正式发布，欢迎广大领军企业参编，与我们共同探索氮化镓产业的广阔机遇。
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