先进功率半导体研发国家队，深圳平湖实验室甩出王炸

来源：21世纪经济报道

21世纪经济报道记者 李金萍 雷若馨 深圳报道

AI比拼后半程，是能源革命——已成行业共识。

共识的背后，是能耗与算力两大核心问题的制约。过去十年，AI对算力的需求激增百万倍，GPU功耗同步陡升。行业数据估算，2026年全球数据中心每天耗电量将相当于日本全年用电量。

受先进制程相关因素影响，国产GPU在同等算力下功耗更高，“以电强算”成为中国AI产业破局的必由之路，关键在于提升能量转换效率。如何实现AI供电所需的低比导通电阻与低开关FOM，突破高质量外延生长、超低欧姆接触、元胞尺寸微缩、短栅长导致的短沟道效益等关键技术，成为半导体产业亟待解决的技术难题。

10月15日，在2025湾区半导体产业生态博览会（简称“湾芯展”）上，深圳平湖实验室在化合物半导体产业发展高峰论坛上携多项核心技术成果及未来前沿探索技术亮相。该实验室是科技部支持建设国家第三代半导体技术创新中心深圳综合平台的运营主体单位。

该实验室聚焦第三代半导体领域器件物理研究、材料研究、技术开发、产品中试，第四代半导体材料器件前沿研究，致力于打造第三代及第四代功率半导体科研与中试平台，设置研究中心、中试中心、分析检测中心和成果转化中心四大中心，已具备全链条的研发到产业化能力。

该平台也带来了多项半导体产业的突破性研究成果。比如，在衬底加工工艺上，已率先实现碳化硅激光剥离技术和效率突破，实现8吋单片总损耗＜75um，切割时间≤20min，成本降低26%，并且通过外延、器件及可靠性验证，整体性能达到国际领先，可以帮助产业链实现进一步提质、降本、增效。

技术突破一鸣惊人

在湾芯展上出现的深圳平湖实验室，已经成立三年了。三年来，该实验室一直默默深耕技术研发。

2021年12月，科技部授牌深圳成立国家第三代半导体技术创新中心。2022年8月，深圳市科技创新局正式举办成立深圳平湖实验室仪式，将其作为国家第三代半导体技术创新中心（深圳）的主体运营单位，围绕SiC和GaN及下一代先进功率电子材料及器件开展研制、核心装备及零部件和配套材料进行验证，开展或协同核心技术攻关。

深圳平湖实验室主任万玉喜表示，第三代半导体产品是支撑下一代移动通信、新能源汽车、高速列车、能源互联网等产业自主创新发展和转型升级的关键要素，在数字经济发展等方面都起到核心支撑作用。

在湾芯展上，万玉喜分享了该平台的12项成果。其中值得关注的有碳化硅外延技术。该技术聚焦新型智能电网、轨道交通等国家战略需求，开展特高压厚膜、超结外延研究。突破了200um超厚膜缺陷控制、少子寿命提升难题，超厚膜外延达到国际先进水平，并首次实现商用4°偏角4H-SiC衬底上3C-SiC外延高质量生长，有望解决碳化硅功率器件栅氧迁移率低的难题。

此外，深圳平湖实验室在衬底与外延技术、SiC平面栅与沟槽栅技术、GaN外延与器件技术等方面也取得了重大突破。

在衬底加工工艺方面，该平台已率先实现碳化硅激光剥离技术和效率突破，实现8吋单片总损耗＜75um，切割时间≤20min，成本降低26%，并且通过外延、器件及可靠性验证，整体性能达到国际领先水平。该技术可以帮助产业链实现进一步提质、降本、增效。

在1200V SiC平面栅方面，该平台突破了超窄平面栅元胞结构设计、超高深宽比源极接触孔制备等关键技术，构建了高性能SiC平面栅MOSFET器件的技术能力。

GaN外延技术面向高压，聚焦车规应用的高压1200V外延研究，在硅基GaN外延厚度、翘曲、垂直耐压等方面，达到国际先进水平；聚焦低压、人工智能AI供电的15-40V外延研究，高质量选区二次外延技术取得突破，为超低压GaN产业化扫除了技术障碍。

值得一提的是，深圳平湖实验室不仅解决先进功率半导体的技术难点，也肩负着国产化设备催熟与验证的使命。比如，该平台在通线阶段已完成123台套的优秀国产设备的使用验证，其中16台属于国内细分领域首台套装备，且已完成96%的材料国产化验证，涵盖靶材、特气、化学品及光刻胶等，打破国外垄断。

万玉喜表示，平台计划在2026年和2027年进一步提升功率密度和器件可靠性，同时，在第四代器件方面取得突破，推出GaN/SiC混合场效应晶体管、SiC20kVIGBT等。

新型实验室

平湖实验室也是一个新型实验室，规划建设了中试中心、分析检测中心和成果转化中心。

为何要进行机构创新创新？

深圳平湖实验室相关负责人告诉21世纪经济报道记者，该机构助力半导体研发产业化的定位是重要原因。

他表示，为确保机构建设能精准匹配产业发展需求，在规划初期便开展了广泛且深入的企业调研工作，调研对象涵盖众多行业企业。

从调研结果来看，半导体产业的应用企业对研发需求有着明确的目标导向，即研究成果必须能够切实应用于产业实践。因此，这类企业对于可直接服务于产业应用的研发机构有着更为迫切的需求，他们需要的不是脱离实际的理论研究，而是能将科研与产业紧密衔接、助力成果落地的平台。​

与此同时，调研还发现，许多企业受限于资金情况，难以自主搭建一条“干净纯粹完整”的产线，这不仅制约了企业自身的研发进程，更使得大量科研成果在向实际生产转化的过程中面临“中试死亡谷”的困境，无法顺利实现量产。​

为有效解决这一痛点，该机构在规划建设中特意规划设置中试中心、分析检测中心以及成果转化中心。这些新增中心不仅能为机构自身的研究工作提供有力支撑，更重要的是，能够为企业提供生产试验制造服务。通过这些中心的助力，企业可以借助专业的设施与技术支持，跨越从科研成果到量产之间的“中试死亡谷”，推动更多科研成果成功转化为实际生产力，实现量产目标，助力产业发展。

实验室已经建成全球首个集科研和中试于一体的8吋功率半导体开放共享平台，拥有业界领先的宽禁带功率半导体基础设施，还配备了380余台套国际国内先进设备，100级洁净间面积9500㎡。

值得一提的是，该机构不仅将设备用于自身研究，也面向市场提供相关服务。深圳平湖实验室分析检测中心主任曾威表示，这样的操作方法不仅可发挥购买设备潜质价值，确保所有人员和机台没有闲置，实现最大化利用，也利于实验室研究中心收集行业痛点、发展建议，反哺于研究，推动半导体产业发展。

目前，深圳平湖实验室已服务30家以上的合作伙伴，10家以上的中试客户，45家以上的分析检测服务客户，与8所高等院校开展科研合作或共建联合实习基地。

曾威表示，一方面是通过行业内的资源，例如上下游相关公司，另一方面，该实验室也通过销售渠道，为产业提供全面、细致、高效的解决方案，为实验室可持续发展提供造血能力。

万玉喜表示，未来4-5年是国际市场全面启动的关键期，与第三代半导体相关的国际半导体产业和装备巨头还未形成专利、标准和规模的垄断，中国有机会在国际竞争中抢占先机，希望该机构为重塑全球第三代半导体产业格局贡献力量。