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多项成果全球全国首创！湖北加速竞逐化合物半导体新赛道

长江云新闻 2025-03-26 08:53:45

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您用过氮化镓手机充电器吗？这种能让充电速度翻倍的材料，现在有了更大突破。3月25日，湖北九峰山实验室发布多项以氮化镓材料为基础的突破性成果，不仅让6G通信更强大，还能让无人机20米外隔空充电，未来我们的手机可能连充电线都不需要。

多项创新成果取得突破性进展

在九峰山实验室，一块看似普通的“玻璃片”，实则是全球首个8英寸氮化镓晶圆，标志着氮极性氮化镓材料制备取得新突破。目前国际上仅有少数机构能小批量生产2到4英寸氮化镓晶圆，且成本高昂。这项突破相当于把“画布”扩大四倍，却能降低三分之二的成本。未来6G通信、卫星导航等设备，将因此变得更小巧高效。

湖北九峰山实验室研究中心无线领域首席专家吴畅介绍，“这个材料用氮极面完美解释了怎么能提高频率的同时保证功率，较现在镓极面的功率密度提高三倍左右”。该成果将为下一代通信、自动驾驶、雷达探测、微波能量传输等前沿技术发展提供有力支撑。

湖北九峰山实验室同步推出首套国产100纳米氮化镓芯片“工艺设计套件”（PDK），相当于一个乐高工具箱，是半导体制造中不可或缺的工具包。工程师用它设计芯片，就像拼乐高积木一样简单高效，性能指标达到国内领先、国际一流水平。目前，已有十多家企业洽谈合作，将尽快实现产业商用，主要应用在低轨卫星通信、车联网、物联网等领域。

将氮化镓材料特性发挥到极致，需要不断拓展它的应用场景。由九峰山实验室团队自主研发的微波无线传能系统，由氮化镓器件打造而成，它能为20米范围内的无人机充电，彻底摆脱电线束缚，突破了传统无线充电的距离限制。未来，将为物流、农业、智能家居等领域，提供创新性技术储备。

竞逐化合物半导体新赛道

其实，人类对能量自由传输的追逐，贯穿着整个文明进程。早在19世纪末，著名科学家特斯拉就提出了无线电能传输的构想。这项技术的突破，将带来广泛的应用，比如智慧城市的续航跃升、智能仓储的无人运维、智能家居的无感交互、智能工厂的全时驱动、智能医疗的无创功能等。现在，氮化镓作为第三代半导体材料，正凭借其优异的物理特性和广阔的应用前景，在全球范围内掀起一场产业技术革命。

正是看准了氮化镓在高端制造业上的潜力，九峰山实验室在2021年成立之初，就开启了“啃硬骨头”式的自主科研。全球首片8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆下线，正实现产业商用；太赫兹器件频率瓶颈被破解，产品性能达国际前沿水平……运行两年来，九峰山实验室从材料、器件到产业应用，取得了一系列突破性成果。

九峰山实验室主任丁琪超介绍，九峰山实验室不断创新突破的背后，是湖北省和武汉市以及东湖高新区政府的坚定支持和投入。目前，实验室已构建了全球最先进的化合物半导体工艺、检测基础设施，拥有4英寸、6英寸和8英寸工艺线。

人才培养上，东湖高新区以九峰山实验室为依托，联合华中科技大学、电子科技大学成立化合物半导体联合研究院，开办化合物半导体专项班，双导师制联合培养研究生，导师互聘为大学兼职教授和实验室顾问，探索半导体人才培养的产教融合新模式。截至目前，实验室已从海外引进人才近70位，近400名全职员工中，科研技术人员占九成。

聚势成链全方位培育产业生态

九峰山实验室对面，占地10平方公里的九峰山科技园正在加快建设，布局化合物半导体科学人才基地、孵化加速基地和芯片制造基地，今年将投入使用。百级或千级的高标准洁净室将交付给企业直接使用。

近年来，化合物半导体以其优越的性能，成为光电子、无线通信和电力电子等产业自主创新发展和转型升级的核心材料，被视作我国半导体产业未来可以实现领先的方向之一，成为各地竞相布局的热门新赛道。而化合物半导体技术的迭代升级，需要全产业链的协同发展。