近日，苏州中科重仪半导体材料有限公司（以下简称“中科重仪”）自主研发的应用于电力电子领域的大尺寸硅基氮化镓（GaN-on-Si）外延片生产线正式建成并投入使用，这意味着电力电子方向的功率型氮化镓外延片生产将摆脱进口依赖，打破受制于人的被动局面，完全实现自主可控。
氮化镓材料迅速崛起，MOCVD设备国产化势在必行
氮化镓（GaN）是第三代半导体材料，具有耐高温、耐高压、高频和高功率等优异特性，被认为是目前最具发展潜力的半导体材料之一，在电力电子领域具有广阔应用前景。其中外延材料位于氮化镓产业链的上游，决定了器件的性能和成本。氮化镓材料外延生长的主流方法是金属有机化学气相沉积法（MOCVD），由于针对功率型大尺寸硅基氮化镓材料生产的专用MOCVD设备流场工艺复杂、技术含量高，只有德国、日本等少数发达国家掌握该项技术，因此国内电力电子方向的专用MOCVD设备主要依赖进口，不仅价格昂贵、采购周期长，而且关键技术受制于人，建设完全拥有自主知识产权的应用于电力电子领域的硅基氮化镓外延片生产线势在必行。
国产电力电子领域硅基氮化镓外延生产线高产能投入运营
机遇和挑战并存，中科重仪依托先进的研发和产业化基地，专注于第三代半导体大尺寸硅基氮化镓外延片研发与制造，致力于为电力电子领域提供高质量氮化镓材料解决方案。中科重仪自主研发的电力电子方向硅基氮化镓外延片生产线具有气源预处理功能，核心反应腔内对温场、流场均匀性强化控制，加入应力翘曲模型，更加适合大尺寸氮化镓材料生长。同时自动化控制、监测、分析平台，可快速优化外延片生长工艺，缩短工艺调整周期。经过抗压测试和材料生长结果表明，设备具有很好的稳定性和工艺重复性。
应用于电力电子领域的硅基氮化镓外延片生产线
中科重仪生产的氮化镓外延片，氮化镓层厚度约5μm表面无裂纹，翘曲度小于100μm。HEMT结构室温下，方块电阻为465Ω/sq，二维电子气（2DEG）浓度约8×1013 cm-2、2DEG迁移率大于2000 cm2/Vs，片内与片间不均匀性小于1%，可以满足电力电子领域功率器件开发与应用需求。在实现氮化镓外延片生产成本大幅降低的同时摆脱了对进口设备的依赖。
为全球半导体产业向前迈进提供中国智慧
据下游有关客户验证，中科重仪所生产的氮化镓外延片具备行业领先的技术指标和卓越的性能，促进了下游晶圆、封装和应用端的进一步优化提升。中科重仪稳定产能，提供具备高性价比的硅基氮化镓外延片，不仅有效控制生产成本，还将提供更加灵活的定制化服务和更及时的技术更新。
研发人员在生产线观察氮化镓外延片的生长情况
全国产化、自主研发的氮化镓外延片生产线填补了国内氮化镓产业的空白，提高了国内外延片的供应能力，免受国际封锁的影响，降低了氮化镓技术的应用门槛，为氮化镓的更多创新应用提供了可能性。高质量外延片的大规模供应将为消费电子、工业电源、电动汽车、通信等多个领域带来更高效、更先进的解决方案，推动全球半导体产业向前迈进。
国产化MOCVD设备量产功率型氮化镓外延材料不仅仅是一个技术突破，更将是撬动氮化镓产业链变革的重要因素。
成如容易却艰辛，勇毅笃行"再出发"
早在1990年，中科重仪的技术团队就投身于氮化镓领域。1999年，团队研制出国内首支绿光GaN基LED器件。2004年，建成了国内首台应用于LED领域的GaN生产型MOCVD设备，为国内GaN在LED产业的广泛应用打下坚实基础。2015年，团队提出了用于大尺寸外延片应力翘曲评估的“Yao模型”，有效提升GaN外延生产良率，获得了广泛的国际认可。2018年，团队承担起垂直结构氮化镓电力电子器件研制的国家自然科学基金课题，进一步钻研功率型氮化镓技术。2021年，团队取得了重大突破--成功研制出国产化中试型电力电子方向专用MOCVD设备，并可以稳定进行大尺寸硅基氮化镓外延材料生长。
乘势而上，蓄力前行。经过持续的技术优化，2023年中科重仪在苏州吴江区建立了国内首条采用国产化MOCVD设备生产的8英寸硅基氮化镓外延产线，单条产线年产能达5000片。投入运营后，将实现氮化镓材料综合生产成本降低50%以上，为市场提供性价比更高的氮化镓外延片产品，更好地助力电力电子器件实现高性能、高可靠性及低成本的生产目标。
中科重仪在苏州厂区的实景图