電子發燒友網綜合報道 3月22日，九峰山實驗室首次公布了GaN相關的研究成果，包括國際首創8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底（N-polar GaNOI）；全國首個100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺；動態遠距離無人終端無線能量傳輸完成示范驗證。成果覆蓋了GaN產業鏈的上下游，包括材料、器件設計、應用。
?
九峰山實驗室成立于2021年，是湖北省級實驗室，聚焦化合物半導體的研發與創新，目標是打造全球化合物半導體的平臺、技術和產業的“燈塔”。實驗室總投資82億元，建有國內領先、全球一流的量產級研發平臺，并在中國光谷建立了先進的化合物半導體研發基地。
?
同時擁有以應用為導向的基礎研究平臺，包括產研協同、鼓勵創新、中立開放的實驗室運營機制；來自超過全球10個國家的100余名頂尖科學家及技術專家組成的科研團隊；由世界領先的行業合作伙伴和全球學術網絡組成的生態系統。
?
那么這次九峰山實驗室公布的研究成果，首先是國際首創8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底。
?
氮化鎵晶體結構的極性方向對器件性能和應用有著重要影響，根據晶體生長的極性方向，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、高功率器件等領域，氮極性氮化鎵比傳統的鎵極性氮化鎵技術優勢更明顯。作為高頻通信與雷達探測的關鍵半導體材料，氮極性氮化鎵已成為國際科研界深入探索的焦點。然而由于嚴苛的材料生長條件、高度復雜的工藝等瓶頸制約，目前國際上僅有少數機構可小批量生產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。
?
九峰山實驗室科研團隊在全球首次實現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。
?
在成本控制方面，九峰山實驗室采用硅基襯底，兼容8英寸主流半導體產線設備，深度集成硅基CMOS工藝，使該技術能迅速適配量產工藝；材料性能與可靠性兼顧；良率方面，鍵合界面良率超 99%，有助實現材料的大規模產業化。
?
在氮化鎵器件設計端，九峰山實驗室推出了國內首個、全球第二個100 nm硅基氮化鎵商用工藝設計套件（PDK），性能指標達到國內領先、國際一流水平。
?
PDK是半導體制造中不可或缺的工具包。它為芯片設計者提供工藝參數、器件模型、設計規則等關鍵信息，快速實現從電路設計到實際制造的轉化，是連接芯片設計與制造的“橋梁”。所以硅基氮化鎵要在商業化應用中取得突破，離不開強大的PDK設計套件支持。
?
九峰山推出的100 nm硅基氮化鎵PDK，主要優勢有三點：
?

跨代際開發：為滿足高通量衛星通信等場景對更高傳輸速率和更大帶寬的需求，跳過150 nm以下節點，采用100 nm柵長技術，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用。

高性能：通過外延和器件結構設計，有效降低電流崩塌，減小接觸電阻，提高器件效率，這一系列技術突破使應用終端在功耗和功率密度方面得到顯著改善。

低成本：硅基氮化鎵技術既結合了氮化鎵材料的高頻、高功率和高效率性能優勢，又兼具硅基價格優勢，未來，該技術可向8寸及以上大尺寸拓展，與CMOS工藝兼容，實現成本的進一步降低。

?
而在應用端，九峰山實驗室基于自主研發的氮化鎵器件，成功構建起動態遠距微波無線傳能系統，并在20米范圍內實現對無人機的動態無線供能示范驗證。
?
該技術突破了傳統無線充電的距離限制，利用自主研發的高性能GaN SBD，以及創新性提出“動態匹配+高精定位”雙模控制策略，解決了接收端功率波動與能量轉換效率低的難題，為物流、農業、工業4.0、智能家居等領域提供了創新性技術儲備，標志著我國在高頻高功率無線傳能領域的探索邁入新階段。
?