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【DT半導(dǎo)體】獲悉，在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，新一代半導(dǎo)體材料正蓄勢待發(fā)，從硅基時代到寬禁帶材料的崛起，每一次技術(shù)突破都在重塑產(chǎn)業(yè)格局。如今，以氧化鎵、金剛石、氮化鋁為代表的新一代半導(dǎo)體材料，正憑借顛覆性性能掀起新的革命浪潮。其中，金剛石以“性能天花板”，成為行業(yè)關(guān)注焦點。
氧化鎵作為超寬禁帶半導(dǎo)體材料，禁帶寬度達(dá) 4.9eV，高于碳化硅和氮化鎵，具備抗輻照、抗高溫、高擊穿場強(qiáng)等特性，使其在功率器件領(lǐng)域，如智能電網(wǎng)、新能源汽車充電樁和逆變器等方面展現(xiàn)出巨大潛力。
最新突破：2025 年 3 月，杭州鎵仁半導(dǎo)體采用自主研發(fā)的鑄造法，成功制備全球首顆 8 英寸氧化鎵單晶，突破了大尺寸制備的技術(shù)瓶頸。并于今日宣布又一重大突破，成功制備了全球首款8英寸（200mm）氧化鎵晶圓襯底。我國第四代半導(dǎo)體氧化鎵晶圓襯底率先邁入8英寸時代，不僅填補了全球氧化鎵產(chǎn)業(yè)空白，更標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。
氮化鋁同樣是超寬禁帶半導(dǎo)體材料的重要成員，禁帶寬度高達(dá) 6.2eV，在深紫外光電器件方面潛力巨大。其高擊穿電場強(qiáng)度、極高熱導(dǎo)率以及出色的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，使其在電力電子、微波射頻、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。例如，在電網(wǎng)級應(yīng)用中，氮化鋁襯底可減小系統(tǒng)尺寸并增強(qiáng)控制能力；在微波射頻領(lǐng)域，氮化鋁平臺器件可解決射頻器件熱管理難題。
最新突破：
我國奧趨光電已成功開發(fā)3英寸氮化鋁單晶襯底，并具備量產(chǎn)能力，其深紫外（UVC）光透過率高達(dá)83%，適用于深紫外LED、激光器、高功率電子器件等領(lǐng)域。
德國弗勞恩霍夫集成系統(tǒng)與器件技術(shù)研究所成功制備低缺陷密度氮化鋁外延層；美國 Crystal IS 開發(fā)出3英寸、4 英寸氮化鋁單晶襯底樣片。
金剛石，性能天花板
金剛石作為超寬禁帶半導(dǎo)體材料，性能堪稱 “天花板”。其禁帶寬度高達(dá) 5.45eV，熱導(dǎo)率極高，室溫下可達(dá) 2200W/(m?K)，是硅的 13 倍，還具有高擊穿電場強(qiáng)度和抗輻照等優(yōu)點。在電子信息領(lǐng)域，金剛石基高頻、高功率器件可用于 5G 和 6G 通信基站；在能源領(lǐng)域，可用于電動汽車電池管理系統(tǒng)和光伏逆變器；在航空航天領(lǐng)域，是制造高性能雷達(dá)、衛(wèi)星通信設(shè)備的關(guān)鍵材料。
我國在金剛石研究方面取得突破，黃河旋風(fēng)與華為合作開發(fā)熱導(dǎo)率超 2000W/m?K 的多晶金剛石熱沉片，用于 5G 基站和 AI 芯片散熱，北方華創(chuàng)布局新一代半導(dǎo)體材料設(shè)備研發(fā)，為金剛石半導(dǎo)體器件制造提供支持。
最新突破：
近日，西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊再次傳來重磅消息！張進(jìn)成教授、張金風(fēng)教授研究組在超寬禁帶半導(dǎo)體金剛石功率器件領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。
上海征世科技股份有限公司宣布在單晶金剛石散熱片領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出尺寸達(dá)30 mm×55 mm的單晶金剛石散熱片，接著宣布成功研發(fā)出2英寸（1英寸=2.54 cm）單晶金剛石晶圓。
吉林大學(xué)與中山大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊在Nature Materials發(fā)表研究，成功合成了六方金剛石塊材，其硬度和熱穩(wěn)定性均優(yōu)于傳統(tǒng)立方金剛石，有望拓展金剛石在極端環(huán)境下的應(yīng)用。
上海交通大學(xué)沈彬教授課題組在高性能磨粒領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。通過石墨烯以共價鍵界面裝甲金剛石磨粒，首次實現(xiàn)了傳統(tǒng)磨粒物理性能極限的突破。
日本住友電氣工業(yè)公司宣布，與大阪公立大學(xué)共同在直徑兩英寸的多晶金剛石（PCD）基板上成功制作出氮化鎵（GaN）晶體管，將其熱阻降至硅（Si）的1/4、碳化硅（SiC）的1/2。
日本EDP公司表示成功研制出全球最大尺寸的單晶金剛石襯底，尺寸達(dá)到了32×31.5mm。?日本Orbray公司表示開發(fā)出了自立單晶（111）金剛石襯底的生產(chǎn)技術(shù)，尺寸為 20mm × 20mm。
從 “硬科技” 到 “黑科技”，半導(dǎo)體材料的迭代從未停歇。金剛石以其不可替代的綜合性能，正成為下一代電子器件的 “頂梁柱”。隨著中國企業(yè)在 8 英寸氧化鎵、金剛石熱沉片等領(lǐng)域的突破，我們有望在這場全球競賽中占據(jù)主導(dǎo)地位，為智能時代奠定堅實基礎(chǔ)。
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