（圖：深圳平湖實驗室展臺，攝/雷若馨）
21世紀經(jīng)濟報道記者 李金萍 雷若馨 深圳報道
AI比拼后半程，是能源革命——已成行業(yè)共識。
共識的背后，是能耗與算力兩大核心問題的制約。過去十年，AI對算力的需求激增百萬倍，GPU功耗同步陡升。行業(yè)數(shù)據(jù)估算，2026年全球數(shù)據(jù)中心每天耗電量將相當于日本全年用電量。
受先進制程相關(guān)因素影響，國產(chǎn)GPU在同等算力下功耗更高，“以電強算”成為中國AI產(chǎn)業(yè)破局的必由之路，關(guān)鍵在于提升能量轉(zhuǎn)換效率。如何實現(xiàn)AI供電所需的低比導通電阻與低開關(guān)FOM，突破高質(zhì)量外延生長、超低歐姆接觸、元胞尺寸微縮、短柵長導致的短溝道效益等關(guān)鍵技術(shù)，成為半導體產(chǎn)業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。
10月15日，在2025灣區(qū)半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)博覽會（簡稱“灣芯展”）上，深圳平湖實驗室在化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上攜多項核心技術(shù)成果及未來前沿探索技術(shù)亮相。該實驗室是科技部支持建設(shè)國家第三代半導體技術(shù)創(chuàng)新中心深圳綜合平臺的運營主體單位。
該實驗室聚焦第三代半導體領(lǐng)域器件物理研究、材料研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品中試，第四代半導體材料器件前沿研究，致力于打造第三代及第四代功率半導體科研與中試平臺，設(shè)置研究中心、中試中心、分析檢測中心和成果轉(zhuǎn)化中心四大中心，已具備全鏈條的研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化能力。
該平臺也帶來了多項半導體產(chǎn)業(yè)的突破性研究成果。比如，在襯底加工工藝上，已率先實現(xiàn)碳化硅激光剝離技術(shù)和效率突破，實現(xiàn)8吋單片總損耗＜75um，切割時間≤20min，成本降低26%，并且通過外延、器件及可靠性驗證，整體性能達到國際領(lǐng)先，可以幫助產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)進一步提質(zhì)、降本、增效。
技術(shù)突破一鳴驚人
在灣芯展上出現(xiàn)的深圳平湖實驗室，已經(jīng)成立三年了。三年來，該實驗室一直默默深耕技術(shù)研發(fā)。
2021年12月，科技部授牌深圳成立國家第三代半導體技術(shù)創(chuàng)新中心。2022年8月，深圳市科技創(chuàng)新局正式舉辦成立深圳平湖實驗室儀式，將其作為國家第三代半導體技術(shù)創(chuàng)新中心（深圳）的主體運營單位，圍繞SiC和GaN及下一代先進功率電子材料及器件開展研制、核心裝備及零部件和配套材料進行驗證，開展或協(xié)同核心技術(shù)攻關(guān)。
深圳平湖實驗室主任萬玉喜表示，第三代半導體產(chǎn)品是支撐下一代移動通信、新能源汽車、高速列車、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵要素，在數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展等方面都起到核心支撐作用。
在灣芯展上，萬玉喜分享了該平臺的12項成果。其中值得關(guān)注的有碳化硅外延技術(shù)。該技術(shù)聚焦新型智能電網(wǎng)、軌道交通等國家戰(zhàn)略需求，開展特高壓厚膜、超結(jié)外延研究。突破了200um超厚膜缺陷控制、少子壽命提升難題，超厚膜外延達到國際先進水平，并首次實現(xiàn)商用4°偏角4H-SiC襯底上3C-SiC外延高質(zhì)量生長，有望解決碳化硅功率器件柵氧遷移率低的難題。
此外，深圳平湖實驗室在襯底與外延技術(shù)、SiC平面柵與溝槽柵技術(shù)、GaN外延與器件技術(shù)等方面也取得了重大突破。
在襯底加工工藝方面，該平臺已率先實現(xiàn)碳化硅激光剝離技術(shù)和效率突破，實現(xiàn)8吋單片總損耗＜75um，切割時間≤20min，成本降低26%，并且通過外延、器件及可靠性驗證，整體性能達到國際領(lǐng)先水平。該技術(shù)可以幫助產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)進一步提質(zhì)、降本、增效。
在1200V SiC平面柵方面，該平臺突破了超窄平面柵元胞結(jié)構(gòu)設(shè)計、超高深寬比源極接觸孔制備等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了高性能SiC平面柵MOSFET器件的技術(shù)能力。
GaN外延技術(shù)面向高壓，聚焦車規(guī)應(yīng)用的高壓1200V外延研究，在硅基GaN外延厚度、翹曲、垂直耐壓等方面，達到國際先進水平；聚焦低壓、人工智能AI供電的15-40V外延研究，高質(zhì)量選區(qū)二次外延技術(shù)取得突破，為超低壓GaN產(chǎn)業(yè)化掃除了技術(shù)障礙。
值得一提的是，深圳平湖實驗室不僅解決先進功率半導體的技術(shù)難點，也肩負著國產(chǎn)化設(shè)備催熟與驗證的使命。比如，該平臺在通線階段已完成123臺套的優(yōu)秀國產(chǎn)設(shè)備的使用驗證，其中16臺屬于國內(nèi)細分領(lǐng)域首臺套裝備，且已完成96%的材料國產(chǎn)化驗證，涵蓋靶材、特氣、化學品及光刻膠等，打破國外壟斷。
萬玉喜表示，平臺計劃在2026年和2027年進一步提升功率密度和器件可靠性，同時，在第四代器件方面取得突破，推出GaN/SiC混合場效應(yīng)晶體管、SiC20kVIGBT等。
新型實驗室
平湖實驗室也是一個新型實驗室，規(guī)劃建設(shè)了中試中心、分析檢測中心和成果轉(zhuǎn)化中心。
為何要進行機構(gòu)創(chuàng)新創(chuàng)新？
深圳平湖實驗室相關(guān)負責人告訴21世紀經(jīng)濟報道記者，該機構(gòu)助力半導體研發(fā)產(chǎn)業(yè)化的定位是重要原因。
他表示，為確保機構(gòu)建設(shè)能精準匹配產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，在規(guī)劃初期便開展了廣泛且深入的企業(yè)調(diào)研工作，調(diào)研對象涵蓋眾多行業(yè)企業(yè)。
從調(diào)研結(jié)果來看，半導體產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用企業(yè)對研發(fā)需求有著明確的目標導向，即研究成果必須能夠切實應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)實踐。因此，這類企業(yè)對于可直接服務(wù)于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的研發(fā)機構(gòu)有著更為迫切的需求，他們需要的不是脫離實際的理論研究，而是能將科研與產(chǎn)業(yè)緊密銜接、助力成果落地的平臺。?
與此同時，調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，許多企業(yè)受限于資金情況，難以自主搭建一條“干凈純粹完整”的產(chǎn)線，這不僅制約了企業(yè)自身的研發(fā)進程，更使得大量科研成果在向?qū)嶋H生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的過程中面臨“中試死亡谷”的困境，無法順利實現(xiàn)量產(chǎn)。?
為有效解決這一痛點，該機構(gòu)在規(guī)劃建設(shè)中特意規(guī)劃設(shè)置中試中心、分析檢測中心以及成果轉(zhuǎn)化中心。這些新增中心不僅能為機構(gòu)自身的研究工作提供有力支撐，更重要的是，能夠為企業(yè)提供生產(chǎn)試驗制造服務(wù)。通過這些中心的助力，企業(yè)可以借助專業(yè)的設(shè)施與技術(shù)支持，跨越從科研成果到量產(chǎn)之間的“中試死亡谷”，推動更多科研成果成功轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力，實現(xiàn)量產(chǎn)目標，助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
實驗室已經(jīng)建成全球首個集科研和中試于一體的8吋功率半導體開放共享平臺，擁有業(yè)界領(lǐng)先的寬禁帶功率半導體基礎(chǔ)設(shè)施，還配備了380余臺套國際國內(nèi)先進設(shè)備，100級潔凈間面積9500㎡。
值得一提的是，該機構(gòu)不僅將設(shè)備用于自身研究，也面向市場提供相關(guān)服務(wù)。深圳平湖實驗室分析檢測中心主任曾威表示，這樣的操作方法不僅可發(fā)揮購買設(shè)備潛質(zhì)價值，確保所有人員和機臺沒有閑置，實現(xiàn)最大化利用，也利于實驗室研究中心收集行業(yè)痛點、發(fā)展建議，反哺于研究，推動半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
目前，深圳平湖實驗室已服務(wù)30家以上的合作伙伴，10家以上的中試客戶，45家以上的分析檢測服務(wù)客戶，與8所高等院校開展科研合作或共建聯(lián)合實習基地。
曾威表示，一方面是通過行業(yè)內(nèi)的資源，例如上下游相關(guān)公司，另一方面，該實驗室也通過銷售渠道，為產(chǎn)業(yè)提供全面、細致、高效的解決方案，為實驗室可持續(xù)發(fā)展提供造血能力。
萬玉喜表示，未來4-5年是國際市場全面啟動的關(guān)鍵期，與第三代半導體相關(guān)的國際半導體產(chǎn)業(yè)和裝備巨頭還未形成專利、標準和規(guī)模的壟斷，中國有機會在國際競爭中搶占先機，希望該機構(gòu)為重塑全球第三代半導體產(chǎn)業(yè)格局貢獻力量。
本文鏈接：先進功率半導體研發(fā)國家隊，深圳平湖實驗室甩出王炸http://www.sq15.cn/show-4-21146-0.html
聲明：本網(wǎng)站為非營利性網(wǎng)站，本網(wǎng)頁內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權(quán)等問題請及時與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： 專訪黃群慧：推進產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化，加大新基建投資丨四中全會預(yù)熱
下一篇： 記者觀察：全球航司為什么來海南修飛機？