主題：三安光電突破氮化鎵芯片產業化難題

　6月24日，2023年度國家科學技術獎名單揭曉。由三安光電與西安電子科技大學、中興通訊等單位共同完成的“高能效超寬帶氮化鎵功率放大器關鍵技術及在5G通信產業化應用”項目，獲得2023年度國家科學技術進步獎一等獎。

　　該項目解決了高品質氮化鎵（GaN）射頻功放芯片在5G通信產業化應用方面的技術難題，使得GaN器件在5G移動基站實現規模應用，確保我國基站用GaN器件及工藝處于國際領先地位。項目主要完成人之一、三安光電副總經理林志東在接受中國證券報記者專訪時表示，秉持解決社會剛需、實現產業化目標的邏輯，三安光電在關鍵性技術上進行前瞻布局，用科技創新保持公司產品的差異化和先進性。


三安集成氮化鎵自主工藝技術平臺 公司供圖

　　攻關核心技術

　　林志東介紹，GaN功率放大器作為5G移動通信設備基站的核心，將載有信息的信號進行功率放大后送到天線上發射出去，是整個基站射頻模組中功耗最大、價值最高的元器件，決定了基站的通信質量、功耗和成本。

　　單個5G基站包含的GaN功率放大器很多。林志東表示，一個應用32收發單元Massive MIMO的5G基站共包含96顆GaN功率放大器；而對于64收發單元的基站，GaN功率放大器多達192顆。

　　2017年，我國正處于大規模建設5G網絡的前夜，在零部件層面，傳統的硅基或第二代砷化鎵半導體器件達不到5G規模建網要求，新一代半導體材料產業化應用勢在必行。

　　為全面保障國家5G通信設備的芯片供應鏈，迫切需要建立自主可控的GaN射頻芯片技術制造平臺。林志東介紹，2017年，GaN功放芯片產業化研究項目正式啟動，由三安光電全資子公司三安集成聯合西安電子科技大學以及國內通信設備龍頭中興通訊等進行聯合攻關。其中，西安電子科技大學主要承擔材料和器件的基礎研究，三安集成則負責外延生長和器件工藝開發，并推進GaN射頻芯片技術產業化。

　　“當時，GaN技術在民品市場還沒有大規模應用。大規模建設5G網絡，對零部件的良率、成本要求非常高。我們必須提升良率，同時實現高可靠性、高一致性的批量化制造，降低成本。”林志東說。

　　項目的難點和挑戰主要在于GaN芯片量產的高良率、高可靠性和高一致性。林志東介紹，經過多年的工藝技術攻關，三安集成建立了自主可控的芯片制造平臺，形成了擁有自主知識產權的GaN功放芯片制造工藝技術解決方案，GaN芯片的良率從最早的30%提升到80%甚至90%，成本從過去一百多元每瓦，下降到十幾元每瓦，取得了極大的經濟效益和社會效益。

　　以需求為導向

　　“我們實現了月產千萬顆通信射頻芯片的穩定制造和供貨能力。截至目前，出貨已超過5萬片晶圓，累計銷售額超過20億元，有力支持了我國5G基站用GaN功放芯片發展，擺脫了對國外依賴的困境。”林志東說。

　　“無論是性能，還是成本，以及產品快速迭代能力，我們已經超越國際競爭對手，實現本土產業化供應。”林志東表示，三安集成的GaN功放芯片性能得到客戶認可，從二供提升到主供地位。根據Yole的市場報告以及公司供應的晶圓數量計算，三安集成GaN功放芯片在全球可占到20%的份額。

　　該項目通過產學研緊密合作、聯合研究攻關，突破的技術難題涵蓋材料、工藝、器件和應用等多個領域，全面帶動我國GaN材料、器件和芯片制造全產業鏈發展。

　　2020年1月，三安光電以“高光效長壽命半導體照明關鍵技術與產業化”項目與中國科學院等單位聯袂榮獲2019年度國家科學技術進步獎一等獎。

　　兩次與科研機構緊密合作，聯合攻克技術難題并斬獲一等獎，林志東感受到我國科學技術研究范式的變化。

　　“早期，科研機構往往更關注學術論文的發表，近幾年則更接地氣、更貼近社會剛需。比如，可以由企業提出技術問題，科研機構解答問題，雙方聯合攻克難點，加速科技創新迭代進程。”林志東表示。

　　我國5G商用已經走過五周年，6G預研已拉開序幕。林志東表示，6G作為下一代更先進的移動通信系統，有望真正開啟萬物感知、萬物互聯、萬物智能的時代，其通信頻譜會從當前的6GHz及以下擴展到毫米波乃至太赫茲頻段，這對功率放大器提出了高頻、高效的要求，正好契合GaN器件的優勢。“我們積極投入對6G功放器件的研發，已經處于實驗室小批量量產階段。”林志東透露。

　　公司實行“631”的科研資源投放策略。林志東解釋，將60%的資源用于未來兩到三年市場急需技術，30%用在未來三到五年的關鍵技術，比如滿足6G需求的GaN器件技術。針對更遠期的下一代技術方案，比如在金剛石襯底上做GaN，大概會分配10%的資源，以此確保公司實現創新驅動發展。

　　“不論市場好與壞，對于社會剛需的關鍵技術，我們都會堅持投入，同時通過我們的制造基因實現產業化目標。”林志東說。



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