近日，碳化硅和氮化鎵領(lǐng)域頻傳專利突破喜訊，多家企業(yè)和研究機構(gòu)取得關(guān)鍵進展，為半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展注入新動力。
這些專利成果聚焦于器件制造以及應(yīng)用拓展等核心環(huán)節(jié)，有望推動相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提升產(chǎn)業(yè)競爭力。
碳化硅晶體的生長工藝及應(yīng)用專利
3月20日，江蘇天科合達半導(dǎo)體有限公司申請一項名為“一種碳化硅晶體的生長工藝及應(yīng)用”的專利（公開號CN 119640393 A，申請日期為2024年12月）。
專利摘要顯示，該發(fā)明采用石墨隔板將坩堝內(nèi)部分隔為7個裝料區(qū)域，裝填特定粒徑的碳化硅粉料，再用PVT法進行碳化硅晶體的生長。通過優(yōu)化裝料工藝，可提升粉料在生長過程中升華氣體的均勻性和利用率，有助于爐內(nèi)溫場的穩(wěn)定，降低晶體相變發(fā)生的概率，減少晶體缺陷，從而提升晶體質(zhì)量。
九峰山實驗室氮化鎵技術(shù)突破
3月24日，九峰山實驗室科研團隊取得重大突破，成功在全球范圍內(nèi)首次實現(xiàn)了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。
這一成果打破國際技術(shù)壟斷，采用硅基襯底，兼容8英寸主流半導(dǎo)體產(chǎn)線設(shè)備，集成硅基CMOS工藝，降低生產(chǎn)成本。材料性能顯著提升，兼具高電子遷移率和優(yōu)異的可靠性，鍵合界面良率超過99%，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。氮極性氮化鎵材料在高頻段表現(xiàn)出色，適用于5G/6G通信、衛(wèi)星通信、雷達系統(tǒng)等領(lǐng)域，未來有望推動多個高科技領(lǐng)域發(fā)展。
大尺寸硅基的氮化鎵外延器件及生長方法專利
3月22日，國家知識產(chǎn)權(quán)局信息表明，福州鎵谷半導(dǎo)體有限公司申請了“一種大尺寸硅基的氮化鎵外延器件及生長方法”的專利（公開號CN 119653841 A，申請日期為2024年12月）。
通過設(shè)置應(yīng)力釋放層，該發(fā)明可緩解緩沖層過厚產(chǎn)生的過高應(yīng)力，制作更厚緩沖層提升器件耐壓能力，同時使緩沖層缺陷和位錯湮滅，提升結(jié)晶質(zhì)量，得到更平整器件表面利于芯片制作。
source：國家知識產(chǎn)權(quán)局
氮化鎵基半導(dǎo)體激光器元件專利
3月22日，安徽格恩半導(dǎo)體有限公司申請“一種氮化鎵基半導(dǎo)體激光器元件”的專利（公開號CN 119651346 A，申請日期為2024年12月）。
該發(fā)明通過在特定結(jié)構(gòu)中設(shè)置電流誘導(dǎo)自旋極化層，利用菲利普電離度特性，使激光器在注入電流時產(chǎn)生自旋極化效應(yīng)，中和內(nèi)部極化場，減少量子限制stark效應(yīng)，降低電子泄漏和載流子去局域化，提升峰值增益和光功率。
比亞迪1500V車規(guī)級碳化硅（SiC）功率芯片亮相
比亞迪集團執(zhí)行副總裁廉玉波于3月17日正式宣布，比亞迪自主研發(fā)的全新一代1500V車規(guī)級碳化硅（SiC）功率芯片誕生，這是行業(yè)內(nèi)首次實現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用的最高電壓等級車規(guī)級SiC功率芯片。
該芯片是比亞迪超級e平臺的核心組成部分，支持兆瓦級快速充電，配合全域千伏高壓架構(gòu)，可實現(xiàn)“油電同速”的超快充體驗，如漢L車型能達到充電5分鐘續(xù)航400公里。此芯片的研發(fā)成功，體現(xiàn)了比亞迪在碳化硅功率芯片領(lǐng)域的技術(shù)實力，也為新能源汽車的性能提升提供了關(guān)鍵支撐。
source：比亞迪
集成充電和逆變雙向電源的氮化鎵充電器散熱結(jié)構(gòu)專利
3月21日，浙江綠源電動車有限公司取得“一種集成充電和逆變雙向電源的氮化鎵充電器散熱結(jié)構(gòu)”的專利（授權(quán)公告號CN 222638962 U，申請日期為2024年6月）。通過將氮化鎵電路板組件安裝在充電器散熱框架的散熱空間內(nèi)，有效提升了氮化鎵充電器的散熱性能。
前驅(qū)體封裝容器及氣相沉積系統(tǒng)專利
江蘇第三代半導(dǎo)體研究院有限公司于2025年3月取得一項名為“一種前驅(qū)體封裝容器及氣相沉積系統(tǒng)”的專利，授權(quán)公告號CN 222648108 U，申請日期為2024年6月。專利摘要顯示，該前驅(qū)體封裝容器包括第一腔體，第二腔體，緩沖腔體，通斷控制組件和充抽組件。該專利的設(shè)計能夠有效延長封裝容器的使用時限，對于提高生產(chǎn)效率、降低成本具有重要意義。
結(jié)語
碳化硅和氮化鎵作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有高擊穿場強、高飽和電子漂移速率、高熱導(dǎo)率等優(yōu)良特性，在電動汽車、5G通訊、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。此次一系列專利突破，將有助于解決行業(yè)長期面臨的材料制備難題，推動相關(guān)產(chǎn)品性能提升和成本下降，加速產(chǎn)業(yè)化進程。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著這些專利技術(shù)的逐步落地應(yīng)用，碳化硅和氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)將迎來新的發(fā)展機遇，有望帶動整個半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)變革，為經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐。
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