北京
人民网记者 宋翠
第三代半导体是全球科技竞争的战略制高点，氮化镓(GaN)作为核心关键材料，广泛应用于5G通信、新能源汽车、高端显示等领域，但长期被国外垄断，成为制约我国半导体产业链自主可控的关键瓶颈。
山东聚力打造新一代信息技术标志性产业链，济南加快建设科技强市。山东晶镓半导体有限公司依托山东大学晶体材料全国重点实验室，专注于高质量氮化镓自支撑单晶衬底的研发、生产与应用。该公司是国内少数具备GaN单晶衬底研发及量产能力的企业之一，也是济南市重点培育的半导体产业链关键环节企业之一。
企业坚持核心技术自主创新，成功突破大尺寸氮化镓单晶生长、晶体加工等关键技术，生长出近5英寸原生GaN单晶，创下国内最大尺寸纪录，性能达到国际先进水平，为国家关键材料自主可控提供示范。
目前，企业已成功实现了2英寸GaN单晶衬底的规模化量产，推动了山东省半导体产业链关键环节的自主可控，为蓝绿光激光器、高端LED、微波通讯、电力电子等领域提供了核心材料支撑，大幅降低国内产业对进口衬底的依赖。
“我们稳步扩产2英寸成熟产线。”山东晶镓半导体有限公司董事长张雷表示，“我们将致力于推动6英寸大尺寸衬底的规模化生产，同时启动AlN衬底作为第二产品线。”
氮化镓单晶生长是业内公认的“硬骨头”。它熔点高达2300℃，分解压却超过6万大气压，传统熔体法根本行不通。“我们依托山东大学晶体材料几十年的大尺寸晶体生长积累，坚定走氢化物气相外延(HVPE)路线，并自主研发了支持多片式生长的大尺寸晶体生长设备。”张雷表示，我们自主攻克了氮化镓单晶衬底的低损伤研磨、化学机械抛光、清洗全流程，使表面粗糙度稳定低于0.2纳米，真正做到了“开盒即用”的衬底材料。
从实验室到生产线，最大的障碍是“从样品到产品”的跨越。实验室里做出一片好晶体，和在工厂里稳定量产完全是两回事——温度场放大、气流场均匀性、良率管控。每个参数都要在产业尺度上重新摸索，没有任何捷径。
“我们将厂区紧邻实验室布局，让设备共享、数据互通，最新机理成果能立刻上产线验证，产线难题也能实时回流到基础研究端，形成最短的迭代闭环。”张雷表示，正是靠这种深度融合，公司研发出晶体质量达国际先进水平的氮化镓单晶衬底，产品已成功应用于头部企业和科研机构。
氮化镓天生具有“绿色基因”。它开关速度快、导通电阻低，制成功率器件后能大幅降低电能转换损耗。如果应用于新能源车、光伏储能设备领域，能显著提升效率、延长续航、提高绿电利用率。
“我们实现自给自足后，下游企业就不再有‘断供’之忧，还能基于自主衬底去定义和开发全球领先的器件，带动从设备、材料到应用的整条产业链走向自主可控。”张雷表示，我们产出的每一片衬底，都是支撑节能产业发展的“节能基础元件”，直接助力国家实现“双碳”目标。
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