在半導體材料領域，新一代半導體材料正蓄勢待發(fā)，從硅基時代到寬禁帶材料的崛起，每一次技術突破都在重塑產(chǎn)業(yè)格局。如今，以氧化鎵、金剛石、氮化鋁為代表的新一代半導體材料，正憑借顛覆性性能掀起新的革命浪潮。其中，金剛石以“性能天花板”，成為行業(yè)關注焦點。

       氧化鎵作為超寬禁帶半導體材料，禁帶寬度達 4.9eV，高于碳化硅和氮化鎵，具備抗輻照、抗高溫、高擊穿場強等特性，使其在功率器件領域，如智能電網(wǎng)、新能源汽車充電樁和逆變器等方面展現(xiàn)出巨大潛力。
       最新突破：

       2025 年 3 月，杭州鎵仁半導體采用自主研發(fā)的鑄造法，成功制備全球首顆 8 英寸氧化鎵單晶，突破了大尺寸制備的技術瓶頸。并于今日宣布又一重大突破，成功制備了全球首款8英寸（200mm）氧化鎵晶圓襯底。我國第四代半導體氧化鎵晶圓襯底率先邁入8英寸時代，不僅填補了全球氧化鎵產(chǎn)業(yè)空白，更標志著我國在該領域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領跑的跨越。

鎵仁半導體8英寸氧化鎵晶圓襯底

       氮化鋁同樣是超寬禁帶半導體材料的重要成員，禁帶寬度高達 6.2eV，在深紫外光電器件方面潛力巨大。其高擊穿電場強度、極高熱導率以及出色的化學和熱穩(wěn)定性，使其在電力電子、微波射頻、航空航天等領域應用廣泛。例如，在電網(wǎng)級應用中，氮化鋁襯底可減小系統(tǒng)尺寸并增強控制能力；在微波射頻領域，氮化鋁平臺器件可解決射頻器件熱管理難題。

       最新突破：

       我國奧趨光電已成功開發(fā)3英寸氮化鋁單晶襯底，并具備量產(chǎn)能力，其深紫外（UVC）光透過率高達83%，適用于深紫外LED、激光器、高功率電子器件等領域。

奧趨光電制備的3英寸AlN單晶襯底樣片

       德國弗勞恩霍夫集成系統(tǒng)與器件技術研究所成功制備低缺陷密度氮化鋁外延層；美國 Crystal IS 開發(fā)出3英寸、4 英寸氮化鋁單晶襯底樣片。

       金剛石，性能天花板

       金剛石作為超寬禁帶半導體材料，性能堪稱 “天花板”。其禁帶寬度高達 5.45eV，熱導率極高，室溫下可達 2200W/(m?K)，是硅的 13 倍，還具有高擊穿電場強度和抗輻照等優(yōu)點。在電子信息領域，金剛石基高頻、高功率器件可用于 5G 和 6G 通信基站；在能源領域，可用于電動汽車電池管理系統(tǒng)和光伏逆變器；在航空航天領域，是制造高性能雷達、衛(wèi)星通信設備的關鍵材料。

       我國在金剛石研究方面取得突破，黃河旋風與華為合作開發(fā)熱導率超 2000W/m?K 的多晶金剛石熱沉片，用于 5G 基站和 AI 芯片散熱，北方華創(chuàng)布局新一代半導體材料設備研發(fā)，為金剛石半導體器件制造提供支持。

       最新突破：

       近日，西安電子科技大學郝躍院士團隊再次傳來重磅消息！張進成教授、張金風教授研究組在超寬禁帶半導體金剛石功率器件領域取得突破性進展。
       上海征世科技股份有限公司宣布在單晶金剛石散熱片領域取得重大突破，成功研發(fā)出尺寸達30 mm×55 mm的單晶金剛石散熱片，接著宣布成功研發(fā)出2英寸（1英寸=2.54 cm）單晶金剛石晶圓。
       吉林大學與中山大學聯(lián)合團隊在Nature Materials發(fā)表研究，成功合成了六方金剛石塊材，其硬度和熱穩(wěn)定性均優(yōu)于傳統(tǒng)立方金剛石，有望拓展金剛石在極端環(huán)境下的應用。
       上海交通大學沈彬教授課題組在高性能磨粒領域取得了重要進展。通過石墨烯以共價鍵界面裝甲金剛石磨粒，首次實現(xiàn)了傳統(tǒng)磨粒物理性能極限的突破。
       日本住友電氣工業(yè)公司宣布，與大阪公立大學共同在直徑兩英寸的多晶金剛石（PCD）基板上成功制作出氮化鎵（GaN）晶體管，將其熱阻降至硅（Si）的1/4、碳化硅（SiC）的1/2。
       日本EDP公司表示成功研制出全球最大尺寸的單晶金剛石襯底，尺寸達到了32×31.5mm。 日本Orbray公司表示開發(fā)出了自立單晶（111）金剛石襯底的生產(chǎn)技術，尺寸為 20mm × 20mm。
       從 “硬科技” 到 “黑科技”，半導體材料的迭代從未停歇。金剛石以其不可替代的綜合性能，正成為下一代電子器件的 “頂梁柱”。隨著中國企業(yè)在 8 英寸氧化鎵、金剛石熱沉片等領域的突破，我們有望在這場全球競賽中占據(jù)主導地位，為智能時代奠定堅實基礎。