九峰山實(shí)驗(yàn)室氮化鎵PDK研發(fā)團(tuán)隊(duì)
近日，九峰山實(shí)驗(yàn)室發(fā)布國(guó)內(nèi)首個(gè)100nm硅基氮化鎵商用工藝設(shè)計(jì)套（PDK），性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流水平。作為全球第二個(gè)、國(guó)內(nèi)首個(gè)商用方案，其技術(shù)指標(biāo)可支撐高通量Ku/Ka頻段低軌衛(wèi)星通信，能夠滿足下一代移動(dòng)通信、商用衛(wèi)星通信與航天領(lǐng)域、車聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)終端等多領(lǐng)域?qū)Ω哳l、高功率、高效率氮化鎵器件的需求，推動(dòng)我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域器件從“進(jìn)口替代”邁向“技術(shù)輸出”。
PDK（Process Design Kit，工藝設(shè)計(jì)套件）是半導(dǎo)體制造中不可或缺的工具包。它為芯片設(shè)計(jì)者提供工藝參數(shù)、器件模型、設(shè)計(jì)規(guī)則等關(guān)鍵信息，快速實(shí)現(xiàn)從電路設(shè)計(jì)到實(shí)際制造的轉(zhuǎn)化，是連接芯片設(shè)計(jì)與制造的“橋梁”。
近年來，隨著人們對(duì)高速率、低延遲通信需求的急劇增長(zhǎng)，通信技術(shù)正經(jīng)歷著快速迭代。在這一背景下，市場(chǎng)對(duì)高性能氮化鎵（GaN）器件的需求顯著提升。其中硅基氮化鎵（GaN-on-Si）技術(shù)憑借其高效率、高功率和高頻率的優(yōu)異性能，同時(shí)兼具硅基大尺寸、低成本的優(yōu)勢(shì)，成為高頻高通量通信領(lǐng)域（如商用衛(wèi)星通信）最具潛力的主流解決方案之一，也是全球各國(guó)競(jìng)相爭(zhēng)奪的技術(shù)高地。
硅基氮化鎵要在商業(yè)化應(yīng)用中取得突破，離不開強(qiáng)大的PDK設(shè)計(jì)套件支持。九峰山實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的這款PDK是國(guó)內(nèi)首個(gè)100 nm硅基氮化鎵商用工藝設(shè)計(jì)套（PDK），已獲得多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。其核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：
01跨代際開發(fā)
為滿足高通量衛(wèi)星通信等場(chǎng)景對(duì)更高傳輸速率和更大帶寬的需求，跳過150 nm以下節(jié)點(diǎn)，采用100 nm柵長(zhǎng)技術(shù)，顯著提升器件的截止頻率，使其能夠覆蓋DC到Ka波段的毫米波頻段應(yīng)用。
02高性能
通過外延和器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效降低電流崩塌，減小接觸電阻，提高器件效率，這一系列技術(shù)突破使應(yīng)用終端在功耗和功率密度方面得到顯著提升。
03低成本
硅基氮化鎵技術(shù)既結(jié)合了氮化鎵材料的高頻、高功率和高效率性能優(yōu)勢(shì)，又兼具硅基價(jià)格優(yōu)勢(shì)，未來，該技術(shù)可向8寸及以上大尺寸拓展，與CMOS工藝兼容，實(shí)現(xiàn)成本的進(jìn)一步降低。
#產(chǎn)業(yè)應(yīng)用解讀
近兩年，隨著“手機(jī)直連衛(wèi)星”功能在國(guó)產(chǎn)手機(jī)上的陸續(xù)實(shí)現(xiàn)，衛(wèi)星通信逐漸走入大眾生活，讓更多人體驗(yàn)到了其便利性。而硅基氮化鎵技術(shù)在低軌商用衛(wèi)星上的應(yīng)用則完美契合人們對(duì)高速率、低延遲通信的預(yù)期。
不止是衛(wèi)星通信，氮化鎵器件在5G/6G通信、自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、航空航天領(lǐng)域都將扮演越來越重要的作用。一款具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、功能強(qiáng)大的PDK設(shè)計(jì)套件為氮化鎵器件的大規(guī)模市場(chǎng)化應(yīng)用打牢了基礎(chǔ)。
