九峰山实验室宣布100纳米GaN晶圆技术取得突破

近日，九峰山实验室宣布了中国半导体领域的一项重大进展，即该国首个 100nm 高性能氮化镓 (GaN) 制造工艺设计套件 (PDK)。这一突破是继该实验室最近推出全球首个 8 英寸硅基氮极性 GaN 衬底 (N 极性 GaNOI) 之后取得的。九峰山实验室选择绕过 150nm 以下更传统的技术节点，直接实现 100nm 栅极长度。这种方法可提供更高的器件截止频率和更广泛的适用性，适用于各种用途，包括 DC 至 Ka 波段毫米波频率。

研究人员表示，他们还成功降低了电流崩塌和接触电阻，从而提高了能源效率和功率密度。使用硅基 GaN 可实现大晶圆尺寸，最大可达 8 英寸。

本月初，该实验室宣布推出全球首款 8 英寸 N 极性 GaN 衬底。一些行业专家认为，N 极性 GaN 在高频、高功率器件应用中比传统的镓极性 GaN 具有更大的潜力。新衬底充分利用了硅的成本优势，同时提供了适合大规模商业产出的强大材料性能和高产量。

GaN 技术长期以来在电力电子和高频应用（如 5G、雷达和卫星通信）中备受推崇。然而，它对先进显示技术（尤其是新兴的 MicroLED 显示器）的影响同样值得关注。MicroLED 技术使用微型 GaN 基 LED 作为单个像素。通过从较小的晶圆切换到 8 英寸（或更大）的硅基 GaN 基板，您可以为更低成本、更大批量的制造铺平道路。

在电子方面，与传统的硅元件相比，基于 GaN 的驱动器具有更快的切换速度和更好的功率处理能力，使其成为要求严格的显示应用的理想选择，例如大尺寸标牌、高刷新率面板，甚至是高级 AR/VR 耳机。由于 GaN 晶体管可以处理高电压和电流而不会产生大量热量或能量损失，因此它们有助于降低功耗和散热问题。

至于使用 N 极性 GaN，它可以实现更高的电子速度，并且可能比传统的镓极性方法更有效地发光。这意味着 GaN 材料最终可以产生更亮的像素，覆盖更广泛的颜色范围，甚至可以提高整体设备的使用寿命。由于 MicroLED 显示器的目标是 8K 或更高的超高分辨率，因此优化每个 LED 的效率和制造成本至关重要。从长远来看，在更大的晶圆尺寸上拥有可靠、经济高效的 GaN 制造将为主流 MicroLED 产品开辟一条道路。