国家第三代半导体技术创新中心（苏州）发布GaN关键技术系列突破

在人工智能浪潮席卷全球、绿色能源转型加速推进的今天，能源与算力的效率已成为决定未来产业的关键。以氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体，凭借其高频率、高功率、高效率及耐高温高压的物理特性，是提升能源转换效率与信息处理速度的核心材料，正成为全球科技竞争的战略制高点。

国家第三代半导体技术创新中心（苏州）面向全球科技前沿和国家重大战略需求，瞄准产业链核心瓶颈，在氮化镓材料领域取得系列重要突破，多项技术指标达到国际先进水平，助力我国在新一代通信、高端制造与人工智能等领域的产业技术升级和自主可控发展。

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国家第三代半导体技术创新中心（苏州）研发团队

突破一：夯实材料根基——低缺陷密度GaN HEMT同质外延技术取得重大突破

国创中心（苏州）瞄准高压大功率器件中因界面热阻大、位错漏电等问题导致的性能远低于理论预期的瓶颈，联合苏州纳维等研发单位，开展低缺陷密度GaN HEMT同质外延技术研究，以突破面向超大功率微波器件所需高耐压、大电流功率管芯的应用制约。

研究团队从底层材料质量入手，着力解决材料缺陷密度高、载流子散射严重等问题，全面提升半导体异质结材料在击穿场强、迁移率、二维电子气浓度及散热等方面的性能。通过设备改进、托盘设计和外延调控，实现了大尺寸同质外延的均匀生长；采用特殊刻蚀工艺，将界面Si杂质峰值浓度降至7.8×101⁷ cm⁻3；通过优化异质结组分与厚度，将异质结方阻降低至≤280 Ω/□；并开发了高阻缓冲层技术，结合缓冲层表面态与界面态的优化，使缓冲层耐压提升至1.92 MV/cm。

大尺寸GaN HEMT同质外延生长技术

产业解读

GaN HEMT器件凭借高迁移率与高浓度二维电子气（2DEG）特性，在微波雷达和5G通信等领域已展现出重要的技术价值。同质GaN HEMT技术的突破，为超高功率密度微波射频器件的发展奠定了关键基础，应用前景广阔。该技术不仅可支持民用消费领域如手机通信等应用，更能满足国家战略与公共安全相关重大需求，具备显著的产业意义与战略价值。

突破二：引领系统革新——GaN基micro-LED的高速、低功耗光通信技术创下速率新纪录

国创中心（苏州）面向人工智能与大算力芯片对“高速率、低功耗、高可靠性”的迫切需求，聚焦于GaN基micro-LED核心调制光源，协同南京大学、复旦大学等合作单位，系统开展了从器件设计到通信系统的全链条技术研发。

针对光通信应用的micro-LED效率与带宽难以协同提升的难题，中心创新采用氮化镓单晶衬底，系统设计量子阱结构，实现了 GHz 级高带宽与高光效的平衡；共同发展轻原子侧壁钝化技术，显著提升了器件的光电转换效率与可靠性；并联合开发出光致调制带宽快速测试分析系统，加速micro-LED芯片的迭代研发进程。基于此，micro-LED 实现了 2.2GHz 带宽，并在自由空间光通信中取得了约10Gbps的创纪录传输速率，同时将短距光互连的功耗降至新低水平。

面向光通信应用的micro-LED阵列芯片及其外延结构

产业解读

该技术突破了GaN基micro-LED光互连技术的性能瓶颈，为我国在人工智能、数据中心等领域面临的重大信息基础设施需求，特别是大算力芯片间高速互连的紧迫挑战，提供了自主可控的先进技术方案；并具备向车载互联、AR/VR 显示及智能感知等前沿领域拓展的潜力，加速我国在新能源汽车和新型显示产业的发展。

突破三：突破传统工艺——成功开发二次外延低温高掺杂低欧姆接触生长技术

突破传统金属合金化工艺限制，国创中心（苏州）成功开发了二次外延低温高掺杂低欧姆接触生长技术。该技术通过原位低温生长超高浓度掺杂GaN接触层，实现了极低接触电阻率、优异的载流子迁移性能与出色的界面质量，无需高温退火即可形成稳定可靠的优异欧姆接触，有效避免了器件损伤，显著提升工艺稳定性与量产良率，有效降低导通电阻与能量损耗，为氮化镓电子器件拓宽新应用市场提供了可能。

低温二次外延n++GaN技术

产业解读

该技术不仅为高功率密度、高频应用的GaN HEMT器件提供了核心工艺支撑，也为更广泛的宽禁带及化合物半导体器件性能提升与产业化发展开辟了新路径。未来可拓展至高频通信、高效功率电子、先进传感器及光电集成等领域，助力新一代信息基础设施、新能源汽车、工业能源管理等产业的技术升级。

这一系列关键技术的突破，为提升产业链自主可控，推动我国在光电子、功率电子、射频通信等关键产业实现高水平自立自强构筑了坚实基础。面向未来，国家第三代半导体技术创新中心（苏州）将立足国家战略科技力量定位，持续瞄准世界科技前沿，聚焦未来产业需求，深化开放协同创新，加速推动科技成果转移转化，着力打通从基础研究、技术攻关到产业转化的全链条路径，全力打造具有国际竞争力的第三代半导体产业高地，为保障国家产业安全、实现高水平科技自立自强提供有力支撑。

来源：江苏第三代半导体研究院

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