全球首次安培级通流!咱们中国团队刷新氧化镓垂直MOSFET国际公开纪录,跨过大功率关键门槛!
很多朋友可能还不太熟悉氧化镓,它属于第四代超宽禁带半导体,不是普通宽禁带材料,天生特别扛高压,理论耐压能力是碳化硅的三倍多,打个比方,别的同类芯片最多扛3千伏,它理论上能扛到8千伏,一直被全球科学界看作下一代高压电力开关最有潜力的材料。但是这么多年,全世界科研团队面前一直横着一道核心难关:氧化镓稳定可控的p型掺杂到现在依旧是整个领域还没攻克的根本性挑战。想要做常规结构的电力开关芯片,一般需要同时具备两种导电区域,氧化镓很容易制备n型导电层,但稳定好用的p型层很难做出来。也正是这个卡点,过去全球所有垂直结构氧化镓MOSFET,全都卡在小电流水平,一直冲不破1安培大关,大多只能做实验室原理演示,很难往电力设备落地。
这次上海镓驰动力科技有限公司团队拿出的方案,思路很巧妙,并没有硬啃p型掺杂这个老大难问题,而是靠全新器件终端结构,搭配独创沟道自对准离子注入工艺,用结构设计规避掉了对p型层的依赖,依靠n型沟道就实现了增强型工作模式,2026年9月30日完成流片验证,做出全球首款导通电流突破1安的增强型氧化镓垂直MOSFET,实测导通电流1.2安培,击穿电压超过900伏,比导通电阻33毫欧·平方厘米,漏电流控制到3微安以内,漏电指标已经追上现在商用碳化硅器件水准。
咱们横向对比全球其他团队的进度,日本、美国多家机构十几年持续深耕氧化镓器件研究,日本团队曾经在功率品质因数拿到不错指标,但器件通流能力始终没能突破安培门槛;美国康奈尔大学等机构研制的垂直氧化镓器件,同样只能维持小电流运行,距离大功率工程验证还有不小差距。这次国内成果,等于率先跨过了大功率这个关键门槛,国际半导体领域不少学者评价,本次突破把氧化镓器件从单纯实验室样品阶段,推进到工程验证落地的新阶段,补齐氧化镓走向实际应用非常关键的一块短板。
很多人会问,这个芯片到底能干什么,在各个场景里面起到什么核心作用。简单打个比方,功率半导体就相当于电力系统里面的“闸门开关”,专门控制电能输送、变换。在储能电站场景,它负责把电池里的直流电转换成电网能用的交流电,器件耐压更高、损耗更小,就能减少变电过程白白浪费的电能;在工业电机场景,高压电机调速开关用它替换传统器件,设备体积可以做得更小,长时间连续运行发热更少;在智能电网领域,高压输配电的电力开关搭载氧化镓器件之后,整机能够轻量化,适配户外高压站点布置;在新能源高端装备上面,高压电能变换单元依靠它实现更高功率密度,整套设备不用做得笨重庞大。
这里跟大家说明一点,现阶段氧化镓整个赛道产业化还处在早期研发验证阶段。目前全球能够拿出氧化镓器件样品的科研机构不多,绝大多数团队还停留在材料、实验室器件研发阶段。
最后客观讲一句,这次只是第一阶段流片验证,虽然拿到全球首个安培级增强型氧化镓垂直MOSFET,但距离大规模量产,还需要持续优化器件长期可靠性、批次一致性,后续还需要多轮迭代测试。而且要划重点:这次是靠结构创新绕开p型层,氧化镓稳定可控p型掺杂这个领域根本性难题,至今全球都还没有攻克。不过毋庸置疑,这次我们率先拿下大功率这个关键关口,在第四代超宽禁带半导体核心器件赛道实现领跑。
图|氧化镓器件实验室电学测试实拍图,本次安培级通流成果公开新闻素材,仅用于科技科普。
