芯片被喻為國家的“工業糧食”，有業內人士曾說，一個長期無“芯”的國家，只能被動地選擇全球產業鏈的下層位置。而我國每年要進口超兩千億美元的電子芯片，該產業技術現在仍嚴重受制於歐美日發達國家。中國需要“中國芯”，芯片國產化迫在眉睫。近日，
大連理工大學光電工程與儀器科學學院黃火林副教授所在研究團隊，在新型功率電子器件芯片領域取得重要進展，所研製的芯片綜合性能接近國際先進水平。
黃火林
黃火林，大連理工大學光電工程與儀器科學學院副教授、博導，國家自然科學基金項目評審專家，美國電氣電子工程師學會(IEEE)會員。2011年7月，博士畢業於廈門大學物理系；2011年8月至2014年10月，在新加坡國立大學（NUS）電機工程系（ECE）從事新一代GaN材料功率電子器件研製工作。2014年12月被引進大連理工大學，主要繼續從事GaN材料功率電子器件技術以及新型GaN材料光電磁傳感器集成技術工作，在GaN電子器件技術方向取得了一系列研究成果。
黃火林副教授所在研究團隊提出一種基於Al2O3/SiON疊層介質的氮化鎵場效應晶體管制造技術，通過柵區勢壘層淺刻蝕工藝和界面電荷調控工程來調製器件開關閾值電壓，獲得+2V閾值電壓的常關型功率器件，並在此基礎上，在6英寸外延片上進一步實現高均勻性的大尺寸芯片晶圓製造，芯片良率高於96%。
氮化鎵功率器件芯片結構示意圖、典型照片和性能
對比目前國際同類型功率開關器件，該研究成果綜合指標位居前列，特別是其閾值電壓漂移值為目前國際報道的最優結果，預示芯片具有很高的工作穩定性。另外，這種芯片製造技術基於整體無金化工藝，與傳統硅基CMOS工藝兼容，有望加快推進新一代氮化鎵功率器件面向應用市場。
目前，該研究成果已被IEEE Electron Device Letters雜誌接收。文章第一作者為課題組博士生孫仲豪，通訊作者為黃火林副教授。該雜誌具有近50年的悠久歷史，為電子器件類的專業頂級雜誌，據檢索，這是大連理工大學作為論文第一單位，首次在該雜誌上成功發表。該工作得到了國家自然科學基金、大連市科技重大專項和大連理工大學相關部門的大力支持。
氮化鎵功率器件芯片綜合性能與國際同類器件對比（以靠近右上方為佳）
氮化鎵（GaN）材料是第三代寬帶隙半導體的突出代表，具有電子飽和速率高、臨界擊穿電場大、耐高溫、抗輻射等特點，適合製作新一代高效能、高壓、大功率的新型功率開關器件，未來有望逐漸替代現有的硅基功率器件產品。然而，氮化鎵功率器件目前技術不成熟，特別是具有更安全、節能特點的常關型芯片製造技術仍然是國際公認的難點。該研究團隊多年來即致力於氮化鎵常關型芯片的設計和製造工作，目前已在IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Power Electronics等重要學術期刊發表論文30餘篇，已申請或授權國家發明專利22項、PCT國際專利1項（近5年）。
一直以來，大連理工大學以科研育人為宗旨，以創新驅動發展為動力，堅持瞄準科學前沿和國家重大戰略需求，精心組織、紮實推進，把科研做到祖國需要的地方，學校科技工作取得了累累碩果。第一顆返回式衛星、第一艘核潛艇、第一座現代化油港、第一根無縫鋼管、第一枚液體燃料探空火箭、第一臺激光器……都離不開大工人的辛勤付出；長征五號首飛成功、國產航母下水、C919翱翔藍天、港珠澳大橋順利建成、“蛟龍號”一次次刷新下潛深度的世界紀錄……背後都有大工人的名字。
注：文章部分素材來自大連理工大學新聞網、大連理工大學光電工程與儀器科學學院
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