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技术前沿

第三代半导体氮化镓激光器芯片8大核心工艺达到国际最高水平

激光制造网 2023-04-19 我要评论(0 )   

中国继“量子芯片”量产后,在氮化镓芯片技术上又一个重大突破。目前,中国氮化镓芯片制造技术已全面打破美日垄断,跻身全球第三。

中国继“量子芯片”量产后,在氮化镓芯片技术上又一个重大突破。目前,中国氮化镓芯片制造技术已全面打破美日垄断,跻身全球第三。2020年9月,全球最大氮化镓芯片工厂在苏州建成投产。2022年2月,中科46 所成功制备出我国首颗 6 英寸氧化镓芯片,达到国际最高水平。目前,国内的快速充电器普遍用上了氮化镓芯片。


氮化镓激光器芯片主要干什么用?

氮化镓被称作第三代半导体,是当今世界上最具潜力的半导体材料之一,并被预言将会在不久的未来改变世界。

★氮化镓半导体,自1990年开始常用于发光二极管。

★2005年12月,德国半导体公司Infineon生产出世界上第一颗氮化镓芯片。

★2008年8月,美国科锐公司(Cree)生产出世界上第一个商业化的氮化镓芯片。

★2014年,日本和美国教授因发明蓝光LED而获得当年的诺贝尔物理奖。

★2017年11月,英诺赛科(珠海)科技有限公司自主研发的中国首条8英寸硅基氮化镓生产线在珠海投产。

★2023年3月,中国首条氮化镓激光器芯片生产线在广西投产。


该氮化镓激光器目前覆盖近紫外(375 nm)至绿光(532 nm)的波长范围,相比于传统半导体激光器,氮化镓激光器具有光谱范围广、热调制频率高、稳定性好等优势,在照明、显示、金属加工、国防、航天航空、量子通信等领域有广泛用途。


该技术来自北京大学研发团队20多年的刻苦攻关,在数十项国家级和省部级科研项目的大力支持下,攻克了氮化镓半导体激光器相关的主要科学和技术问题,建立了芯片制备技术中的8大核心工艺,打破国外企业长期的技术垄断,有力实现“弯道超车”。

中国第三代半导体氮化镓芯片打破美日垄断

2021年,发展第三代半导体写入国家“十四五”规划、列为国家战略,作为第三代半导体中最有代表性的氮化镓材料,被广泛地应用于激光显示、电动汽车、5G通讯、航空航天、雷达等重要领域。

目前,全球氮化镓芯片生产主要集中在中国、美国、日本、韩国、德国等国。其中,中国的氮化镓芯片生产企业快速崛起,在全球市场上份量越来越重。

从全球专利技术申请情况看,目前,全球氮化镓半导体芯片专利申请的第一大技术来源国是日本,占比高达33.22%。其次是中国,占比为28.10%。美国专利申请量排名第三,占比为20.63%。

从专利申请趋势上看,中国在2013—2021年期间一直处于氮化镓专利申请数量的领先地位,且优势较为明显。

从全球领先的氮化镓芯片生产厂家看,第一名:日本住友,市场占有率超过40%;第二名:美国Cree,市场占有率15%;第三名:德国英飞凌,市场占有率10%;第四名:韩国LG,市场占有率6%;第五名:三星,市场占有率为4%。中国领先的有:华润微、三安光电、士兰微和闻泰科技等。

未来氮化镓芯片会不会取代单晶硅芯片?

氮化镓芯片和单晶硅芯片都有各自的优势和应用场景。

单晶硅芯片是目前最成熟、最广泛应用的芯片之一,具有低功耗、高稳定性和低成本等优势。

氮化镓芯片则因其高频率、高效率和高功率密度等优点而备受关注,尤其在快速充电、射频功率放大、太阳能电池板等领域有着广泛的应用前景。

因此,氮化镓芯片和单晶硅芯片都有各自的优势和应用场景,并不会互相取代。在未来的发展中,两者有望相互补充,共同推动半导体芯片技术的发展。


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