主題：三安光電突破氮化鎵芯片產業(yè)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(yè)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(yè)化應用方面的技術難題，使得GaN器件在5G移動基站實現(xiàn)規(guī)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(xiàn)產業(yè)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(chuàng)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(fā)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(fā)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(fā)單元的基站，GaN功率放大器多達192顆。

　　2017年，我國正處于大規(guī)模建設5G網(wǎng)絡的前夜，在零部件層面，傳統(tǒng)的硅基或第二代砷化鎵半導體器件達不到5G規(guī)模建網(wǎng)要求，新一代半導體材料產業(yè)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(yè)化研究項目正式啟動，由三安光電全資子公司三安集成聯(lián)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(lián)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(fā)，并推進GaN射頻芯片技術產業(yè)化。

　　“當時，GaN技術在民品市場還沒有大規(guī)模應用。大規(guī)模建設5G網(wǎng)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(xiàn)高可靠性、高一致性的批量化制造，降低成本?！绷种緰|說。

　　項目的難點和挑戰(zhàn)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(xiàn)了月產千萬顆通信射頻芯片的穩(wěn)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(fā)展，擺脫了對國外依賴的困境?！绷种緰|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(xiàn)本土產業(yè)化供應?！绷种緰|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(jù)Yole的市場報告以及公司供應的晶圓數(shù)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(lián)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(yè)鏈發(fā)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(yè)化”項目與中國科學院等單位聯(lián)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(lián)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(fā)表，近幾年則更接地氣、更貼近社會剛需。比如，可以由企業(yè)提出技術問題，科研機構解答問題，雙方聯(lián)合攻克難點，加速科技創(chuàng)新迭代進程?！绷种緰|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(tǒng)，有望真正開啟萬物感知、萬物互聯(lián)、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(yōu)勢?！拔覀兎e極投入對6G功放器件的研發(fā)，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(xiàn)創(chuàng)新驅動發(fā)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(xiàn)產業(yè)化目標?！绷种緰|說。



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