北京晶格领域半导体有限公司的液相法SiC衬底中试线。受访者供图
新材料是新型工业化的重要支撑，是国家大力发展的战略性新兴产业，也是加快发展新质生产力、扎实推进高质量发展的重要产业方向。
近日，“新质生产力看北京”主题活动走进北京晶格领域半导体有限公司（以下简称“晶格领域”）和北京中博芯半导体科技有限公司（以下简称“中博芯公司”）。新京报记者从活动中获悉，两家企业在第三代半导体材料研发方面均有所突破，相关产品有效填补了市场空白，为半导体行业发展注入新动力。
突破
液相法技术打破碳化硅衬底制备瓶颈
在半导体材料领域，碳化硅（SiC）以其优异的物理性能正逐渐成为高压高功率器件和高频通信设备的核心材料。然而，传统的物理气相传输法（PVT）在制备碳化硅衬底时存在成本高、扩展性差等问题。晶格领域采用的液相法碳化硅单晶生长技术，可有效解决这些瓶颈问题，目前已成功制备出P型及3C-N型碳化硅衬底产品。
晶格领域副总经理郭黛翡介绍，相较于PVT方法，液相法技术具有高质量、低成本、易扩径等显著优势，基于该技术开发的P型碳化硅衬底，适用于高压大功率器件，尤其是上万伏的超高压器件；而3C-N型碳化硅衬底则在1200伏以下的碳化硅MOSFET器件中表现出色。
记者了解到，目前，全球范围内，晶格领域是P型碳化硅衬底和3C-N型碳化硅衬底的唯一供货商。郭黛翡表示，这两种产品不仅填补了市场空白，还为促进碳化硅技术发展，提高器件可靠性、简化工艺流程提供了有力支持。
晶格领域总经理张泽盛介绍，公司已在北京顺义建成一条液相法SiC衬底中试线，同时6-8英寸小规模产线也已初步建成并已投入使用。预计至2025年初，公司将具备年产2.5万片碳化硅衬底的生产能力。年产27万片碳化硅衬底的规模化产线也在规划布局中。
据介绍，碳化硅衬底目前已广泛应用于新能源车、高压变电站等多个领域。如在新能源车的车载、直流变交流、电压调控等方面，碳化硅衬底可以有效降低能量损失，并提高续航能力、减小体积和质量。
张泽盛透露，目前，公司国内外订单总金额近300万元，客户主要集中在半导体器件领域。张泽盛表示，预计在未来五年内，公司产值有望超过十亿元人民币。
应用
氮化镓半导体可用于手机快充、新能源汽车等领域
在当今全球科技竞争日益激烈的背景下，氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的代表之一，因其优异的物理性能和广泛的应用前景而备受瞩目。
中博芯公司总经理张立胜介绍，氮化镓（GaN）具有耐高压、耐高温、导通电阻低、开关频率高等显著优势，这使得GaN半导体具备了功率密度高、节能和成本低的产业优势，GaN半导体在功率器件、射频器件应用领域具有广阔前景。
记者从活动上了解到，中博芯公司的技术源自北京大学宽禁带半导体研究中心，主要从事GaN基半导体材料、器件的研发和产业化推广。在氮化镓（GaN）晶圆外延领域，中博芯公司取得了显著的技术突破，实现了6/8英寸Si衬底上GaN基功率电子、射频电子晶圆的批量生产。
张立胜介绍，在电源管理方面，氮化镓功率电子器件可用于手机快充、新能源汽车、光伏储能等；在高频通信领域，氮化镓可用于生产射频功放芯片和滤波器。目前，公司已与华为等知名企业达成合作，采用氮化镓射频芯片后，华为手机实现了芯片体积减小、信号处理能力增强等效果。
为满足市场需求，中博芯公司投入超过一亿人民币建设生产车间，配备了4条晶圆外延线，能够处理2-8英寸的氮化镓晶圆材料生产，目前6-8英寸的晶圆年产能为1.5万片左右，融资后有望扩大到3万片以上，实现盈亏平衡。
中博芯公司还是国内率先实现6英寸氮化镓射频功放晶圆出口的中国企业。张立胜透露，今年超过1500万元的收益中，出口订单的收益占到60%-70%。而在国内市场，随着明年产能和客户的大幅增长，公司国内的销售额可翻1到2倍。
助力
百亿元新材料产业投资基金投向重点领域
2023年9月，北京市政府办公厅印发了《北京市促进未来产业创新发展实施方案》，锚定包括未来材料在内的六大领域，布局20个未来产业。2024年5月，“北京市新材料产业投资基金”获得市政府批复设立，整体规模100亿元，将投向电子信息材料，以及绿色能源材料、特种及功能材料、前沿新材料等重点领域。
当前，北京建有包括“综合极端条件实验装置”“高能同步辐射光源”（在建）和“重大工程材料服役安全研究评价设施”在内的3个国家材料领域重大科技基础设施，以及怀柔国家实验室、光电子材料与器件全国重点实验室等40多家国家级平台。
同时，北京新材料产业结合资源优势，逐步形成海淀区为创新策源区，顺义、房山、大兴等为产业主要承载区的发展格局。2023年，房山区新材料产业规模以上工业企业产值超350亿元，占全区产值比重约1/3，是规上工业产值重要的贡献引擎。
晶格领域总经理张泽盛透露，今年9月30日，晶格领域获得了来自北京新材料产业投资基金1.2亿元资金注入，这为晶格领域加速当前产线建设、打通技术及提升企业生产能力有着极大的助力。
中博芯公司总经理张立胜表示，顺义区拥有第三代半导体产业集群，公司在该地区落地有显著优势。未来，中博芯公司将持续加大核心产品生产及研发投入，提高产品性能和生产能力，致力打造成新形势下满足国家半导体“卡脖子”技术需求，为第三代半导体产业国产替代做出贡献的示范企业。