近日，九峰山實(shí)驗(yàn)室在氮化鎵（GaN）材料領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，通過其官方公眾號(hào)發(fā)布了一系列重要成果。此次發(fā)布的亮點(diǎn)涵蓋了國際首創(chuàng)的8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底（N-polar GaNOI）、全國首個(gè)100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺(tái)，以及成功實(shí)現(xiàn)20米遠(yuǎn)距離的動(dòng)態(tài)無人終端無線能量傳輸示范驗(yàn)證。
氮化鎵，作為第三代化合物半導(dǎo)體材料的杰出代表，因其卓越的物理性能和廣泛的應(yīng)用前景，正在全球范圍內(nèi)引領(lǐng)一場技術(shù)革命。從消費(fèi)電子產(chǎn)品中的小巧高效GaN充電器，到無線通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)與導(dǎo)航等高端應(yīng)用，氮化鎵正成為多個(gè)行業(yè)的核心驅(qū)動(dòng)力。
在8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底方面，九峰山實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)成果打破了國際技術(shù)壟斷。該成果首次在8英寸硅襯底上成功制備出氮極性氮化鎵高電子遷移率功能材料（N-polar GaNOI），相較于傳統(tǒng)的鎵極性氮化鎵，氮極性氮化鎵在高頻、高功率器件領(lǐng)域展現(xiàn)出更明顯的技術(shù)優(yōu)勢。這一突破不僅體現(xiàn)在成本控制上，通過采用硅基襯底并兼容主流半導(dǎo)體產(chǎn)線設(shè)備，還實(shí)現(xiàn)了材料性能的提升和良率的顯著提高。
九峰山實(shí)驗(yàn)室還推出了國內(nèi)首個(gè)100nm硅基氮化鎵商用工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）。這一PDK為芯片設(shè)計(jì)者提供了關(guān)鍵信息，包括工藝參數(shù)、器件模型和設(shè)計(jì)規(guī)則，加速了從電路設(shè)計(jì)到實(shí)際制造的轉(zhuǎn)化過程。該P(yáng)DK的核心技術(shù)優(yōu)勢在于跨代際開發(fā)、高性能和低成本。通過跳過150nm以下節(jié)點(diǎn)并采用100nm柵長技術(shù)，顯著提升了器件的截止頻率，使其能夠覆蓋更廣泛的毫米波頻段應(yīng)用。同時(shí)，通過外延和器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效提高了器件效率，降低了功耗。
在無線能量傳輸方面，九峰山實(shí)驗(yàn)室基于自主研發(fā)的氮化鎵器件，成功構(gòu)建了動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)距微波無線傳能系統(tǒng)，并在20米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對無人機(jī)的動(dòng)態(tài)無線供能示范驗(yàn)證。這一技術(shù)突破了傳統(tǒng)無線充電的距離限制，解決了接收端功率波動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換效率低的難題，為多個(gè)領(lǐng)域提供了創(chuàng)新性技術(shù)儲(chǔ)備。該技術(shù)的應(yīng)用前景廣泛，包括物流、農(nóng)業(yè)、工業(yè)4.0和智能家居等領(lǐng)域。
微波無線傳能作為一種新型的無線能量傳輸方式，通過電磁波遠(yuǎn)距離傳輸能量，具備構(gòu)建全域能源網(wǎng)絡(luò)的巨大潛力。九峰山實(shí)驗(yàn)室的這一成果標(biāo)志著我國在高頻高功率無線傳能領(lǐng)域的探索邁入了新階段，為未來多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
