比利時微電子研究中心（imec）作為全球納米電子與數字技術研發的領軍機構，近日宣布與AIXTRON（愛思強）、GlobalFoundries、KLA Corporation、Synopsys及Veeco五家企業達成合作，共同推進300毫米氮化鎵（GaN）電力電子技術的開放式創新計劃。該計劃聚焦低壓與高壓GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）工藝開發，旨在通過300毫米晶圓技術降低器件成本并提升性能。
作為imec工業附屬計劃（IIAP）的核心項目，300毫米GaN技術將基于硅基襯底開發外延生長工藝，并構建從低壓（100V以上）到高壓（650V以上）的橫向p-GaN HEMT技術平臺。項目初期以低壓應用為突破口，重點優化p-GaN蝕刻與歐姆觸點形成工藝；后續將轉向高壓領域，采用300毫米半規格及QST?工程基板（含多晶AlN磁芯）進行研發。技術團隊特別強調對晶圓弓形變形與機械強度的控制，以確保大規模生產的穩定性。
該項目負責人Stefaan Decoutere指出，300毫米晶圓技術不僅具備規模化生產與成本優勢，更能兼容CMOS先進設備，從而開發出更高效的GaN功率器件。例如，基于激進擴展低壓p-GaN柵極HEMT的負載點轉換器，可顯著提升CPU與GPU的能源分配效率。目前，團隊已通過300毫米晶圓處理測試與掩模組開發驗證技術可行性，預計2025年底前在潔凈室部署完整生產線。
氮化鎵技術在電力電子領域的應用潛力正加速釋放。近期市場推出的GaN快充設備已展現其優勢，而隨著外延生長、器件制造及系統優化技術的突破，GaN方案有望以更小體積、更輕重量和更高能效顛覆傳統硅基產品。典型應用場景包括車載充電器、太陽能逆變器及數據中心配電系統，這些基于GaN的模塊將為全球脫碳、電氣化與數字化轉型提供關鍵支撐。
從200毫米到300毫米的晶圓尺寸升級，是GaN技術發展的關鍵趨勢。imec在200毫米工藝積累的基礎上，通過引入AIXTRON的300毫米硅基GaN晶圓與KLA的8系列檢測設備，已實現p-GaN蝕刻工藝的閉環驗證。Decoutere強調，300毫米GaN生態系統的構建需要設計、外延、工藝集成與應用環節的深度協同，此次五家企業的加入標志著產業鏈上下游的緊密聯動，未來計劃吸引更多合作伙伴共同推動技術創新。
