CSEAC 2025 上，国产 GaN 器件亮剑

电子发烧友网报道（文 / 吴子鹏）根据 TrendForce 集邦咨询的研究数据，预计氮化镓（GaN）功率器件市场规模将从 2024 年的 3.9 亿美元攀升至 2030 年的 35.1 亿美元，年复合增长率达 44%。在此大背景下，国产氮化镓器件发展潜力巨大。
 
CSEAC 2025 以 “专业化、产业化、国际化” 为宗旨，涵盖展览展示、主旨论坛、专题论坛、圆桌对话、产业上下游对接会、人才招聘会、高校科研成果展、企业人力资源宣讲会等多项活动。在 CSEAC 2025 功率及化合物半导体产业发展论坛上，来自中电化合物半导体有限公司、江南大学、上海芯导电子科技股份有限公司（以下简称 “芯导电子”）等机构的嘉宾，分享了相关主体在国产氮化镓器件领域取得的进展。嘉宾们从材料外延、器件集成、应用落地等关键环节，系统呈现了国产 GaN 器件从技术突破到产业协同的全链条进展，勾勒出中国在第三代半导体核心领域的自主化发展蓝图。
 

中电化合物半导体：锚定外延根基，多衬底路线拓宽产业赛道

作为产业链上游的关键力量，中电化合物半导体有限公司（以下简称 “中电化合物半导体”）副总经理唐军在分享中，直指 GaN 器件的 “源头核心”—— 外延材料技术。中电化合物半导体是由中国电子信息产业集团下属公司华大半导体有限公司主导投资的高科技企业，致力于宽禁带半导体材料的开发与生产，成立于 2019 年 11 月。官方资料显示，该公司已在杭州湾新区数字经济产业园建成包含百级超净车间的材料生产线，正式向国内外市场供应商业化 4-8 英寸碳化硅（SiC）和 GaN 材料。
 
在硅基 GaN 外延方向，国产技术已迈入产业化深水区。唐军提到，国内企业已实现 8 英寸硅基 GaN 外延片的量产突破：英诺赛科成为国内首家基于 8 英寸硅基 GaN 完成全产业链布局并上市的企业；晶湛半导体更将技术拓展至 12 英寸，可提供适配 Micro LED 蓝绿光、功率器件的大尺寸外延片。国际巨头如英飞凌也已宣布开发 12 英寸硅基 GaN 晶圆技术，而国产企业在工艺稳定性与成本控制上的优势，正逐步缩小与国际水平的差距。
 
目前，石英（QST）、蓝宝石等试验性衬底已进入小批量应用阶段。以蓝宝石基 GaN 外延为例，该技术依托 LED 领域的成熟技术积累，正快速向功率器件方向渗透。唐军表示，国内西电广研院等机构已在 6 英寸、8 英寸蓝宝石衬底上实现 GaN 功率器件的关键突破，外延片的晶体质量、均匀性均达到商用标准，未来有望成为中低压功率场景的 “性价比之选”。
 
在射频器件核心的碳化硅基 GaN 外延领域，中电化合物半导体自身已深耕五年，实现了 4 英寸、6 英寸半绝缘碳化硅衬底上 GaN 异质结的稳定供应。其制备的外延片迁移率优异，可满足 5G 基站功率放大器（PA）等高端射频器件需求。更值得关注的是，深圳平湖实验室最新发布的 “四度偏角导电碳化硅衬底 GaN 外延” 技术 —— 通过创新衬底切割角度，在导电碳化硅衬底上实现了与半绝缘衬底相近的异质结性能。这一技术不仅为降级碳化硅衬底开辟了新应用场景，更显著降低了射频 GaN 器件的衬底成本。
 

江南大学：聚焦异质集成与辐照特性，拓展 GaN 器件应用边界

江南大学黄伟教授的报告，从 “器件功能拓展” 与 “极端环境适应性” 两个维度，为国产 GaN 器件的技术创新提供了新视角。其团队在 GaN 高电子迁移率晶体管（HEMTs）/NPN 异质集成与辐照特性研究上的成果，打破了传统 GaN 器件以表面型 HEMT 为主的技术局限，为 GaN 在高精度电路、抗辐射场景的应用奠定了基础。
 
在异质集成方面，黄伟教授团队与中电化合物半导体合作，通过 “选区外延技术”，在 GaN HEMT 材料上原位生长 NPN 器件结构，成功制备出 GaN 双极晶体管（BGT）器件。该器件突破了宽禁带半导体导通电压高的痛点 —— 导通电压仅 1V 左右，较传统 GaN HEMT（1.5V）降低 30% 以上；且温度系数低，在 300K-400K 范围内性能稳定性优异，理想因子控制在 1.1-1.4，电流增益（β）可达 800 以上，远超传统纵向器件的增益水平，有望作为核心器件应用于高精度基准电压源。
 
在辐照特性研究上，黄伟教授团队发现了 GaN BGT 与传统 GaN HEMT 截然不同的 “抗辐射机理”：传统 GaN HEMT 经总剂量辐照后，界面态密度升高，阈值电压漂移明显，甚至出现 “电压控制向电流控制” 的失效模式；而 GaN BGT 经辐照后，电流增益（β）反而提升，缺陷密度降低近 50%，能级向表面迁移，展现出 “辐照修复缺陷” 的独特特性，抗辐射能力显著优于 HEMT 器件。
 

芯导电子：深耕应用落地，多结构 GaN 器件开启规模化出货

芯导电子第三代产品线负责人庞亚楠的分享，将论坛焦点从 “技术研发” 拉向 “产业落地”，系统呈现了国产 GaN 功率器件从实验室走向市场的实战成果。截至目前，芯导电子已实现四类 GaN 器件结构的量产，覆盖消费电子、家电、机器人等多场景需求。
 
在共源共栅（Cascode）结构 GaN 器件领域，芯导电子发挥自身工艺优势，开发出采用后氧工艺的肖特基隧穿晶体管（STT MOS），将阈值电压提升至 4V 以上，高温可靠性与静电放电（ESD）能力显著增强；同时通过封装优化实现 “PIN to PIN” 设计，可直接替代传统超级 MOS，解决了客户的替换成本问题，目前已在 PD 快充、小家电领域大规模出货。
 
在 P 型 GaN 增强模式（E-mode）系列方面，芯导电子已完成三代技术平台迭代。第三代平台引入 “P 正导技术”，有效平衡电场与热电子效应，大幅缩小芯片面积 —— 以 700V 器件为例，芯片面积可缩小至传统超级 MOS 的 1/3-1/4，折合单颗成本已低于超级 MOS，彻底打破 “GaN 器件成本高” 的行业认知，为家电、工业电源领域的大规模替代铺平道路。
 
针对双向导通与耐压需求，芯导电子开发出两类创新结构：在低压场景（40V-100V），通过优化栅源间距，实现单颗 GaN 器件替代两颗背靠背 MOS，已在扫地机、手机快充、机器人激光雷达领域量产，成为全球第二家实现该类器件规模化出货的企业；在高压场景，开发双栅结构 GaN 器件，通过共用栅漏耐压区域，芯片面积减小 40% 以上，可替代四颗绝缘栅双极型晶体管（IGBT）组成的整流电路，目前已进入样品验证阶段。
 
庞亚楠强调，芯导电子的技术路线始终以 “客户需求” 为导向 ——2025 年重点布局的 8 英寸 GaN 平台、900V 系列器件，将进一步覆盖数据中心电源、车载充电器等中高压场景；而在高端机器人领域，采用六颗 GaN 器件的电机驱动方案，已实现 “高精度、集成化、低功耗” 的应用目标，未来有望成为机器人关节电机的主流解决方案。