基于硅集成电路的摩尔定律十年前已接近极限,提升半导体芯片性能成为行业共同面临的挑战。主流解决方案包括探索新材料和采用三维堆叠技术,以突破传统二维结构的限制。

在这一背景下,长三角国家技术创新中心支持的一家科技创新企业,利用氮化镓材料和3DIC异质混合集成技术,开辟了超越摩尔定律的新路径。汉骅半导体有限公司是该中心首个以“拨投结合”模式支持的重大项目公司。创始人顾星表示,中国在宽禁带半导体领域已与国际领先水平并驾齐驱。今年10月,汉骅成功实现8英寸硅基GaN MicroLED外延及多层堆叠技术的量产,产品进入快速通道,不仅在技术上取得突破,还在良率、重复性和可靠性上下功夫。
氮化镓等第三代半导体材料具有高禁带宽度、高击穿电场、高热导率和高电子饱和速率等优点,适用于高压、高频场景。通过禁带调控,氮化镓还能覆盖可见光谱。顾星指出,氮化镓已成为传统半导体材料的重要补充,在AI数据中心、微显示、光通讯等领域不断拓展应用边界。
汉骅的技术团队构建了大尺寸硅基氮化镓材料生长平台,通过化合物半导体与硅材料混合集成技术实现3DIC异构堆叠。他们将氮化镓光电材料的功能芯片与CMOS硅集成电路的驱动芯片异质集成,显著提升了芯片性能。今年10月,汉骅依托自研的“超越摩尔GaN Plus”平台,成功实现8英寸硅基GaN MicroLED外延及多层堆叠技术的量产,大大降低了生产成本,为AR微显示带来新机遇。
顾星强调,技术最终需经市场检验。今年以来,国内市场火爆,智能眼镜、电源管理和光通讯应用需求激增。明年,智能眼镜将在汉骅业务中占据更大比重。基于氮化镓的MicroLED集成芯片在像素密度、日光干扰、刷新频率和功耗等方面均领先。目前,汉骅在8英寸硅基GaN MicroLED中实现了3.75μm工艺量产,像素密度达1600 PPI,支持车用级需求,键合成品率达95%以上。未来2.5μm工艺下的像素密度将提升至2560 PPI,满足高端AR眼镜需求。
顾星表示,汉骅的产品已进入快速通道,不仅在技术上开拓,更注重良率、重复性和可靠性。经过7年努力,汉骅已建成全国最大的氮化镓材料生产基地,年产量达30万片。初创阶段,顾星面临资金和技术难题,但在江苏产研院的支持下,通过“拨投结合”模式解决了资金问题,确保了团队的话语权。如今,汉骅的产品不仅应用于功率领域,还进入了AR微显示等新兴领域,达到世界水平。