站在“新基建”浪潮上的第三代半导体产业 （下）

图形衬底技术：对复合缓冲层进行感应耦合等离子体（ICP）刻蚀技术做图形化刻蚀孔形、柱形、条形的一种或多种，并周期性排列，图形由窗口区域和台面区域组成，图形深度小于复合缓冲层厚度，外延生长GaN时，气体原子在台面上反应成核，衬底上被可使的部分即窗口区域，不易成核，膜层沿垂直台面方向生长，在纵向生长的同时也进行横向生长，随着厚膜的生长，相邻台面的横向生长区域可以达到合并，当横向生长达到一定程度后氮化镓外延层便能覆盖整个缓冲层表面。图形衬底技术利用纵向生长和横向生长的合并，可以降低或抑制位错在氮化镓外延层的延伸，从而提高氮化镓外延层的晶体质量。

设计

在硅基芯片中，EDA工具随着摩尔定律一起发展多年，已经形成了相当成熟和极为复杂的一套设计工具。由于CMOS器件工艺标准化程度极高，EDA工具更加侧重电路级的仿真。

在GaN和SiC芯片领域，设计和仿真更偏重器件级，以及更类似简单硅基模拟电路，核心原因是：

GaN和SiC的材料特性主要体现在器件层面，包括对MOSFET、HEMT等器件结构设计的优化。

GaN和SiC芯片的主要使用场景，包括RF和Power，都是模拟芯片场景。

GaN和SiC发展较晚，且长期以来器件的进展比较缓慢，目前还没有发展到大规模集成电路阶段。

以GaN射频为例：

无源电路主要用ANSYS的HFSS，Integrand公司旗下的EMX，是德科技旗下的ADS Momentum等仿真工具。

有源电路通常采用Foundry提供的有源器件model，因为有源电路的仿真准确度较低。

器件物理级别的仿真，最常用的是Synopsis旗下的Sentaurus，包括器件仿真、制程仿真等功能非常完善。此外，Comsol也是一个优秀的仿真工具。但这些仿真基本上只能模拟直流特性。

器件的高频特性，或者说高频model，一般都是依赖设计者自己画测试结构，实际测试并提取参数，这样最准确。仿真一般只能模拟单个特征频率或者截止频率。

行业领先的GaN/SiC公司如Infineon、Qorvo、GaN Systems、Modelithics也都在积极开发自己的设计工具和模型库。

制造

GaN和SiC芯片的制造是产业链的核心环节。其制造过程与硅基芯片类似，都需要复杂的半导体芯片制造工艺和流程，基本上每一类工艺都对应一种专用的半导体芯片设备，在微米和纳米尺度进行制造。

芯片制造环节最重要的是产品良率、生产效率、稳定性。由于处理的材料不同和结构不同，制造设备之间也无法通用。因此，GaN器件、SiC器件都必须建立独立专用的制造产线。

半导体芯片主要制造工艺及对应设备(1/2)

*：核心工艺和设备

半导体芯片主要制造工艺及对应设备(2/2)

*：核心工艺和设备

光刻(Photo Lithography)

（编辑：西安站长网）

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