集微網報道 4月20日，“2023中國光谷九峰山論壇暨化合物半導體產業大會”開幕大會在武漢光谷舉行。

在上午的主旨報告環節，中國科學院院士、西安電子科技大學教授郝躍發表演講，介紹了化合物半導體器件進展與挑戰。

郝躍院士長期從事新型寬禁帶半導體材料和器件、微納米半導體器件與高可靠集成電路等方面的科學研究與人才培養。在氮化鎵∕碳化硅第三代(寬禁帶)半導體功能材料和微波器件、半導體短波長光電材料與器件研究和推廣、微納米CMOS器件可靠性與失效機理研究等方面取得了系統的創新成果。

會上，郝躍院士介紹了氮化鎵等寬禁帶半導體材料的研究進展，也報告了其研究團隊在氮化鎵等材料方面所取得的突破成果。

據悉，氮化鎵射頻器件因其優異性能，在高新技術產業中發揮舉足輕重的作用，已成為全球半導體領域的研究焦點和世界各國競相搶占的戰略制高點。

郝躍院士指出，氮化物的最大優點是，它是當前所有的寬禁帶半導體中唯一一個能夠做二維電子氣的材料，它可以完全靠極化來不斷調節二維電子氣的密度，想要做什么器件，通過調節勢壘層的材料和厚度即可，這是它的一個非常好的特性。

郝躍院士研究團隊在氮化鎵材料方面進行了多年持續研究，在高功率密度氮化鎵毫米波功率器件、低損傷氮化鎵增強型射頻器件關鍵技術、低壓高效率氮化鎵射頻功率器件、超高頻氮化鎵器件等技術方向取得了一系列突破進展。

例如，70nm柵長氮化鎵超高頻器件，是世界上第一次采用100nm工藝在AlGaN上實現fT>100GHz的器件,該器件的fT/fmax 為211/379GHz，是目前世界上頻率最高的 AlGaN/GaN HEMT; 毫米波太赫茲GaN SBD射頻器件,獲得了國家十三五科技成就獎，該器件的開啟電壓僅為0.4V，大大降低了二極管的損耗。

其中，基于70nm柵長氮化鎵超高頻器件，實現了在k波段下55%的功率附加效率，遠超砷化鎵器件在這方面的表現。氮化物的這些優異特性，使得它在未來的6G通信中具有廣闊應用前景。

談及未來氮化物半導體的研究挑戰，郝躍院士認為，同碳化硅一樣，氮化物半導體也面臨著諸多挑戰，第一個挑戰是它的功率密度還能高到什么程度；第二個挑戰就是空間輻照問題。

郝躍院士指出，不僅在空間應用，在現在的飛機上都會出現輻照問題，如果這一問題不能得到解決，高效的電源器件就很難進入航空航天領域應用。

除了氮化物外，近年來氧化物半導體也吸引了行業的極大關注。在郝躍院士看來，雖然氧化物半導體離產業化應用還有一定的距離，但已經看到了前景。氧化物半導體的禁帶寬度更寬，相比氮化鎵和碳化硅，它可以實現更低的損耗。但氧化物也有弱點，就是散熱問題，不解決它的散熱問題，就不可能實現產業化。

目前，微系統所和西電采用smart cut轉移了wafer級氧化鎵薄膜于高熱導率襯底，部分解決了氧化鎵襯底低熱導率的問題，實現了4英寸氧化鎵材料的轉移。

郝躍院士演講最后指出，未來還是應該走異質異構集成的道路，化合物半導體要跟硅半導體緊密融合。他進而呼吁，國內應該成立一個開放的平臺，實現硅集成電路和化合物半導體的多功能的集成，這樣，無論是光電子還是傳感器，或是功率電子，都可以與硅集成電路廣泛的集成在一起，實現真正意義上的多功能，推動我國整個電子信息產業的不斷發展。