8月20日,深圳平湖实验室宣布推出8英寸碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC,即在碳化硅衬底上外延氮化镓薄膜)增强型高电子迁移率晶体管(HEMT,掉电后自然关断)工艺平台,并将整片晶圆翘曲控制在20μm以内。若平台确实跑通无金工艺与p-GaN栅增强型结构,国产高端功率/射频器件将首次拥有200mm SiC基GaN的本土流片选项;但衬底价格与良率,仍是决定它能否走出实验室的硬约束。
01.
工艺平台的真实含义
一条“工艺平台”不是几张电镜照片,而是从外延生长、器件制造到量测验证的全链路可重复能力。据平湖实验室官网披露,其实验室拥有100级洁净间9500平方米、国内外先进设备380余台套,并承担国家第三代半导体技术创新中心深圳综合平台与工信部重点培育中试平台的职能。这意味着,8英寸GaN-on-SiC增强型HEMT平台具备向设计公司开放MPW流片的基础条件。
平湖实验室把“8英寸GaN-on-SiC”从材料概念变成了可重复流片的工艺平台,而不是一次性的论文晶圆。
02.
翘曲与无金工艺:8英寸的两个硬门槛
GaN与SiC的晶格失配约3.5%,热膨胀系数差异也不小,高温外延后降温,8英寸SiC衬底上的GaN薄膜会把晶圆拉成“碗状”。一旦翘曲超过光刻机焦深覆盖范围,整批晶圆的对焦与套刻都会失控。平湖实验室将整片8英寸晶圆翘曲度控制在20μm以内,相当于把直径200mm盘面的整体起伏压到不足两根头发丝的厚度,这是从“能长出来”跨到“能光刻”的关键一步。
无金工艺的真正价值,不只是省金,更在于避免金作为深能级杂质对硅基产线造成不可逆污染,从而让GaN-on-SiC产线能复用硅基厂的废液处理与金属化设备体系,降低新线投资门槛。
p-GaN刻蚀、表面钝化与低阻欧姆接触是这套无金工艺的核心。尤其是p-GaN栅增强型HEMT:原生AlGaN/GaN异质结在零栅压下处于常开状态,必须靠p-GaN栅把阈值电压掰成正值,器件才能在掉电时自然关断。
p-GaN栅把阈值电压从负值掰到正值,使器件在掉电时自然关断,这是AI服务器主板、机载电源和机器人关节驱动能直接采用的前提。
03.衬底:看不见的成本天花板
对横向HEMT而言,漏源之间的电场需要高阻半绝缘SiC衬底来隔离,这与车规SiC MOSFET使用的导电型衬底分属两条供应链。导电型8英寸SiC衬底已普遍进入数千元/片的批量报价区间,而半绝缘型因规格等级、缺陷密度和交付批量不同,公开报价跨度极大——从面向工业低端的数千元/片到面向射频/宇航的高端P级产品数万元/片均有出现。
由于半绝缘衬底的价格高度依赖电阻率等级、缺陷密度与采购规模,在没有统一规格口径的情况下,用单一数字判断“成本天花板”容易出现数量级误判。
衬底价格整体确实在下行,但“衬底成本占外延片成本60%以上”的旧剧本是否被改写,取决于你用的是哪一档规格。露笑科技2026年5月投资者关系活动记录仍指出,8英寸半绝缘衬底供不应求。这意味着,即便外延与器件工艺全部跑通,衬底供给的结构性紧张仍会把产能锁死在高端小批量市场,难以复制硅基氮化镓(GaN-on-Si)在快充领域的放量路径。
对横向HEMT而言,必须用半绝缘SiC衬底来隔离漏源电场,这让它无法复用当下最火热的导电型车规SiC衬底产能,而是去抢一条更窄的供应链。
04.应用场景:别急着说它要取代GaN-on-Si
硅基氮化镓(GaN-on-Si)的8英寸产线已在英飞凌、纳微、英诺赛科等企业手中进入消费电源大批量阶段,成本优势来自硅衬底本身的廉价与硅基产线的成熟。碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)在衬底成本上无法与之竞争,优势在于热导率与晶格匹配带来的可靠性余量。
GaN-on-SiC增强型HEMT的真正战场不是65W快充头,而是算力中心一次电源、低轨卫星相控阵、机器人高密度关节驱动这类“贵一点可以,但必须扛得住结温”的场景。
据Qorvo官网披露,其GaN-on-SiC产线自2015年起已规模化采用6英寸晶圆;公开技术资料也指出,当前商业GaN-on-SiC衬底主流尺寸仍以6英寸为上限,且该路线长期占据高功率密度射频与国防航空的主导地位。平湖实验室8英寸平台的产业化价值,更多体现在把国内设计公司从“必须去欧美流片”的惯性中撕开一道口子,而不是立即颠覆现有格局。
05.
竞争格局:6英寸存量与8英寸增量的博弈
国际厂商在6英寸GaN-on-SiC上积累了十几年的器件库、封装测试与型号认证体系。国防与宇航客户的导入周期尤其长,一颗器件从工程样片到进入型号目录,往往需要5–8年。
在国防与宇航供应链里,一颗器件从流片到进入型号目录通常需要5–8年的验证周期,8英寸平台的商业化速度不会由工艺参数决定,而由下游型号导入节奏决定。
因此,对平湖实验室而言,最紧迫的任务不是短期出货量,而是先让平台上的器件通过AEC-Q101或宇航级可靠性考核,并把衬底、外延、晶圆制造、封装测试的国内配套串成完整链条。
06.
写在最后
平湖实验室的8英寸GaN-on-SiC增强型HEMT工艺平台,确实把国产宽禁带半导体推向了一个新台阶:翘曲控制在20μm以内、无金工艺跑通、p-GaN栅实现常关,这些指标加在一起,意味着它不再只是实验室的样品,而是具备向设计公司开放MPW流片的基础条件。
平台能否真正产业化,关键不在工艺本身,而在半绝缘SiC衬底能否在降价的同时保持供给稳定与缺陷密度可控。
在可见的未来,8英寸GaN-on-SiC不会复刻GaN-on-Si在消费快充里的放量路径。它的真正价值,是把国内设计公司从“必须去欧美流片”的惯性中撕开一道口子,让算力中心、低轨卫星、机器人关节驱动等高端应用拥有本土备选方案。
衬底成本的天花板正在松动,但半绝缘衬底与导电型衬底分属两条供应链的事实,意味着GaN-on-SiC仍无法复用当下最火热的车规SiC衬底产能,这是比价格本身更难跨越的门槛。
若8英寸半绝缘衬底的价格能向导电型批量价靠拢,且缺陷密度与可靠性达到高端射频/宇航级标准,这条路线才有望从“能做”走向“敢用”。在那之前,它更像是一张战略底牌,而不是一个已经成熟的批量市场。



沪公网安备31010702008139