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(jī)構(gòu)取得關(guān)鍵進(jìn)展，為半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展注入新動(dòng)力。
這些專利成果聚焦于材料制備、器件制造以及應(yīng)用拓展等核心環(huán)節(jié)，有望推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
1、材料制備革新
3 月 24 日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局信息顯示，成都天一晶能半導(dǎo)體有限公司取得 “一種新型碳化硅籽晶粘接用炭化爐” 的專利（授權(quán)公告號(hào) CN 222648188 U，申請(qǐng)日期為 2024 年 6 月）。該實(shí)用新型公開(kāi)的炭化爐，通過(guò)在支撐座內(nèi)置加熱機(jī)構(gòu)和測(cè)溫機(jī)構(gòu)精確控制燒結(jié)溫度，利用上隔熱屏與下隔熱屏降低樣品加熱區(qū)域熱量損失和罩體過(guò)熱等問(wèn)題，有效提高了溫度控制和壓力控制的精度。這對(duì)于提升碳化硅籽晶粘接質(zhì)量，進(jìn)而保障碳化硅材料的生產(chǎn)質(zhì)量具有重要意義。
source：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
3月20日，江蘇天科合達(dá)半導(dǎo)體有限公司申請(qǐng)一項(xiàng)名為“一種碳化硅晶體的生長(zhǎng)工藝及應(yīng)用”的專利（公開(kāi)號(hào)CN 119640393 A，申請(qǐng)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(gè)裝料區(qū)域，裝填特定粒徑的碳化硅粉料，再用PVT法進(jìn)行碳化硅晶體的生長(zhǎng) 。通過(guò)優(yōu)化裝料工藝，可提升粉料在生長(zhǎng)過(guò)程中升華氣體的均勻性和利用率，有助于爐內(nèi)溫場(chǎng)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。
source：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
3月24日，九峰山實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)取得重大突破，成功在全球范圍內(nèi)首次實(shí)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(guó)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(guò)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(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域，未來(lái)有望推動(dòng)多個(gè)高科技領(lǐng)域發(fā)展。
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source：九峰山實(shí)驗(yàn)室
2、器件制造優(yōu)化
3 月 22 日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局信息表明，福州鎵谷半導(dǎo)體有限公司申請(qǐng)了 “一種大尺寸硅基的氮化鎵外延器件及生長(zhǎng)方法” 的專利（公開(kāi)號(hào) CN 119653841 A，申請(qǐng)日期為 2024 年 12 月）。通過(guò)設(shè)置應(yīng)力釋放層，該發(fā)明可緩解緩沖層過(guò)厚產(chǎn)生的過(guò)高應(yīng)力，制作更厚緩沖層提升器件耐壓能力，同時(shí)使緩沖層缺陷和位錯(cuò)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(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
3 月 22 日，安徽格恩半導(dǎo)體有限公司申請(qǐng) “一種氮化鎵基半導(dǎo)體激光器元件” 的專利（公開(kāi)號(hào) CN 119651346 A，申請(qǐng)日期為 2024 年 12 月）。該發(fā)明通過(guò)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(shí)產(chǎn)生自旋極化效應(yīng)，中和內(nèi)部極化場(chǎng)，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。
source：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
比亞迪集團(tuán)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(jí)碳化硅（SiC）功率芯片誕生，這是行業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用的最高電壓等級(jí)車規(guī)級(jí) SiC 功率芯片。該芯片是比亞迪超級(jí) e 平臺(tái)的核心組成部分，支持兆瓦級(jí)快速充電，配合全域千伏高壓架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn) “油電同速” 的超快充體驗(yàn)，如漢 L 車型能達(dá)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(shí)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
3、應(yīng)用拓展提效
3 月 21 日，浙江綠源電動(dòng)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(hào) CN 222638962 U，申請(qǐng)日期為 2024 年 6 月）。通過(guò)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。
source：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
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(xiàng)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(hào)CN 222648108 U，申請(qǐng)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(jì)能夠有效延長(zhǎng)封裝容器的使用時(shí)限，對(duì)于提高生產(chǎn)效率、降低成本具有重要意義。
source：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
4、結(jié)語(yǔ)
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(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速率、高熱導(dǎo)率等優(yōu)良特性，在電動(dòng)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(zhǎng)期面臨的材料制備難題，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品性能提升和成本下降，加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，有望帶動(dòng)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)變革，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。（集邦化合物半導(dǎo)體 妮蔻 整理）
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