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河北工业大学 先进激光技术研究中心结合金刚石激光器功率提升的发展历程，以金刚石尺寸及其光热 性能分析 为切入点，探讨了金刚石作为 非线性 激光介质在高功率激光技术中的核心作用。揭示了被誉为“六边形战士”的 金刚石晶体 在尺寸增大过程中对推动高功率激光技术发展的巨大潜力。该前瞻性论文（Perspective）明确指出了材料生长与金刚石激光系统设计中亟待解决的关键挑战，为未来利用金刚石晶体实现 超高功率 激光输出提供了重要参考。 01 研究背景 高 光束质量 的高功率激光器在空间探索、 高能物理 及国防安全等领域具有广泛应用。通过采用大尺寸增益介质，可以实现更大的增益体积并提升 热管理 的灵活性。然而由于增益介质储能及材料热物性限制，虽然 粒子数反转 激光器利用大尺寸晶体实现了激光功率的提升，但是传统晶体尺寸的增加并不能完全解决 热积累 所导致的热效应问题。 金刚石凭借其卓越的 热导率 、高抗损伤能力和化学惰性，被广泛视为高能激光技术的理想材料。同时，作为 非线性晶体 ，金刚石凭借超高的拉曼增益和布里渊增益，在非线性光学转换领域展现了巨大的应用潜力，使其在实现高功率高光束质量激光输出方面具有无可比拟的优势。目前，人们利用通光孔径仅为 平方毫米 （mm²）的金刚石晶体，已经实现了 稳态功率 千瓦级以及峰值功率兆瓦级的高功率输出。 02 研究内容 近日，河北工业大学白振旭和 吕志伟 教授领衔的金刚石激光技术及应用团队，从高功率金刚石激光器发展的前沿视角，详细阐述了金刚石晶体尺寸对 高功率激光 输出性能的关键影响。团队基于光热分析研究和金刚石 晶体生长技术 的最新进展，提出大尺寸金刚石晶体将开启高功率激光器发展的全新领域。研究通过建立基于常用端面泵浦结构的热 分析模型 （图 1），展示了金刚石晶体的温度分布与 应力分布 。对比不同尺寸金刚石晶体与传统反转粒子晶体、传统拉曼晶体在高热负载下的温度分布与应力分布后，研究证明，大尺寸金刚石晶体能够显著缓解热效应，进一步提升高功率激光器的性能（完整对比分析图见原文）。 图1 端面泵浦结构示意图 此外，作者还深入分析了端面泵浦条件下金刚石晶体的功率负载极限。研究通过与常见 激光晶体 （如Nd:YAG、Nd:YVO₄）及拉曼晶体（如硝酸钡）进行对比发现，其他晶体由于材料特性限制，在高功率负载下易达到熔点或断裂极限。而 金刚石 凭借其卓越的热导率和抗热性能，其功率负载极限显著优于其他晶体，高出2-4个 数量级 。图2直观地展示了各类材料的光热特性参数及其对应的功率负载极限，为金刚石晶体在高功率激光应用中的独特优势提供了有力证明。 图2 不同晶体的光热参数及功率负载极限对比 03 结论与展望 在该前瞻性论文中，作者 系统回顾 了金刚石晶体作为非线性激光介质的发展历程，突出其在光热特性方面相较于其他常用激光 晶体材料 的显著优势。研究通过 模拟分析 展示了高质量大尺寸金刚石在提升激光整体效率和功率输出方面的巨大潜力。预计未来，厘米级金刚石晶体有望实现千兆瓦（GW）级高功率输出，为高功率激光器的性能突破提供新的可能性。特别是随着人工合成金刚石尺寸和质量的不断提升，这不仅将标志着材料科学的显著进步，还将进一步推动高能激光技术的发展及其在国防安全、科学研究和工业应用等领域的广泛应用，为 非线性光学 和高功率激光系统开辟全新局面。 相关成果以“Unlocking the power: how crystal size transforms diamond lasers”为题，发表在Functional Diamond期刊上。 会议推荐 “2025未来半导体产业发展大会” 2025年 4月10-12日 苏州举行 点击扩展阅读： Flink：2025 未来半导体产业发展大会 Flink未来产链 以 “ 新材料，芯未来 ”为主题 ， 从材料研发、加工工艺、装备优化、终端需求等产业难题入手。 重点聚焦 金刚石半导体 、 碳化硅、氮化镓、氮化铝、氧化镓、碳基电子等新型半导体技术、与封装集成、 微纳加工等方向， 挖掘未来半导体产业发展机遇。 会议话题 主题一：碳基半导体材料与器件产业发展 （一）碳基CMOS晶体管和集成电路的现状与挑战 1、碳基半导体材料设计与合成 2、碳基纳米材料在半导体中应用进展与产业化难点分析 3、碳基芯片最新进展与应用案例 （二）金刚石半导体商用化进程及难题解决方案 1、大尺寸金刚石晶圆制备技术与装备升级 2、批量化低成本金刚石晶片制备与商业化应用案例 3、金刚石薄膜热导/热阻精确测试 4、大尺寸金刚石低成本高质量磨抛 5、金刚石低温高质量键合、三维集成兼容工艺、性能测试 6、多芯粒AI芯片集成金刚石散热及可靠性 主题二：化合物半导体关键材料与功率器件 1、新型化合物半导体材料的探索与特性研究 2、化合物半导体材料的生长技术与质量控制 3、材料的掺杂技术与性能调控 4、化合物半导体功率器件的结构设计与优化 5、功率器件的制造工艺与挑战 6、化合物半导体功率器件的可靠性与寿命问题 7、高温、高压和高频应用下的功率器件性能要求与解决方案 8、化合物半导体功率器件在新能源领域的应用 9、通信与射频领域的化合物半导体功率器件需求 10、工业与医疗领域的化合物半导体功率器件应用 11、化合物半导体技术与其他先进技术的融合，如人工智能、物联网、传感器技术等 主题三：微纳加工与封装集成 1、异质融合布局 2、先进键合与封装技术 3、晶圆平坦化、等离子抛光 4、激光直写技术、激光加工（晶圆抛磨、切割等） 5、纳制造技术（纳米压印技术、刻划技术、原子操纵技术等） 说明：此文来源Functional Diamond。文章仅供行业人士交流，发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562

2024年12月，杭州镓仁半导体有限公司在超宽禁带半导体材料领域取得重大突破。公司与下游客户合作携手对（010）面氧化镓半绝缘衬底进行了深入器件验证，成功制备出性能卓越的增强型晶体管。该晶体管击穿电压高达2429V，开关比大于10的7次方，器件栅漏间距30μm，栅宽3μm，关态漏电约10-7mA/mm。在同等条件下，镓仁衬底的器件指标显著优于进口衬底的器件验证结果（2080V）。 ​ 01 氧化镓的性能优势 氧化镓（Ga2O3）作为第四代超宽禁带半导体材料的杰出代表，以其卓越的性能在科技领域崭露头角。其禁带宽度高达4.8-4.9eV，远超碳化硅（3.25eV）和氮化镓（3.4eV），击穿场强理论值可达8MV/cm，是氮化镓的2.5倍、碳化硅的3倍有余。凭借出众的能效优势，氧化镓理论损耗仅为硅的1/3000、碳化硅的1/6、氮化镓的1/3，在高效能、低损耗的电力电子领域中具有巨大潜力。同时，它兼具出色的化学与热稳定性，制备工艺简洁高效，为大规模产业化应用奠定了基础。 ​ ​氧化镓存在多种晶相，其中最稳定的β‐Ga2O3最早作为可见光波导受到关注，而亚稳定相α‐Ga2O3具有更宽的带隙（5.3eV）和更高的折射率，可能在光电路平台上展现优异性能。 ​ ​ 02 技术创新与突破 杭州镓仁半导体有限公司成立于2022年9月，是一家专注于第四代半导体——氧化镓等宽禁带半导体材料的研发、生产和销售的科技型企业。公司在氧化镓单晶生长技术上不断取得创新突破。2024年3月，公司采用杨德仁院士团队自主开创的铸造法，成功制备了6英寸高质量氧化镓单晶衬底；4月，又推出了2英寸晶圆级（010）氧化镓半绝缘单晶衬底，并实现了自主量产，成为全球唯一的晶圆级（010）氧化镓衬底供应商；9月，公司再推首台国产氧化镓专用VB法长晶设备，填补了国内技术空白，为国产氧化镓材料行业的发展注入了新的动力。 ​ ​近期，除镓仁半导体氧化镓技术取得进展外。日本东京大学在α-Ga2O3领域也成功实现了重大突破。日本东京大学先端科学技术研究中心研究团队成功利用氧化镓的亚稳相α-Ga2O3制作了可见光区域的单模波导，并观测到了光导波。他们采用Mist-CVD法在蓝宝石衬底上生长了200nm厚的高质量α-Ga2O3薄膜，并通过PECVD法、光刻工艺和RIE刻蚀等步骤完成了波导结构的制作。波导宽度为1μm，两端配置了光栅耦合器。通过本征模式计算确认该结构为TE偏光的单模导波路，并成功观察到红光在波导中的传输，还验证了弯曲半径为20µm的弯曲波导的TE偏光光波导特性。研究人员指出，通过降低表面粗糙度可进一步抑制光损耗和散射，未来计划改进工艺提升波导性能。 ​ 显示弯曲波导中波导的CCD图像 ​ 03 资本青睐与市场前景 随着氧化镓技术的不断突破和性能优势的逐渐显现，越来越多的资本开始关注并投资于这一领域。11月14日，知名投资机构力合科创宣布圆满完成了对广州拓诺稀科技有限公司的数百万天使轮投资。拓诺稀科技作为氧化镓（Ga2O3）外延薄膜制备及高性能半导体器件研发的领先企业，一直致力于氧化镓外延薄膜的精湛制备与高性能半导体器件的创新开发。 ​ ​市场相关机构预测，至2030年，氧化镓功率元件市场规模有望突破数百亿元人民币。氧化镓作为后起之秀，正以其卓越的性能表现和广阔的应用前景，悄然改变着整个行业的格局。 ​ ​ 说明：来源未来产链，部分数据来源于网络资料。文章仅供行业人士交流，发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562

北京时间2024年12月30日， 氮化镓功率半导体引领者英诺赛科（苏州）科技股份有限公司（以下简称“英诺赛科”）在香港联合交易所主板挂牌上市，股票代码02577.HK 。上市当天，英诺赛科领导团队共同在香港敲响了开市钟，庆祝公司股票首日上市交易。 英诺赛科是一家专注于第三代半导体氮化镓研发与制造的高新技术企业，拥有全球最大的氮化镓功率半导体生产基地，产品覆盖氮化镓晶圆、氮化镓分立器件、合封芯片、模组等，可广泛应用于消费与家电、数据中心、汽车电子、新能源与工业等领域。 当前，英诺赛科已与OPPO、Vivo、小米等知名手机厂商，安克、绿联等电商，速腾、禾赛等新能源汽车领域厂商，以及家电、储能行业的头部企业建立了密切合作关系，其产品InnoGaN也在手机OVP、快充、车载激光雷达、车载PD、家电马达驱动、工业电机驱动、数据中心服务器电源、BMS电池管理、储能双向变换器、光伏MPPT等产品中大批量量产。 2023年，以折算氮化镓分立器件出货量计算，英诺赛科在全球氮化镓功率半导体公司中市场份额排名第一，市占率达42.4%。截至2024年6月，累计出货量超过8.5亿颗。 敲钟仪式现场，英诺赛科董事长骆薇薇博士在发言中讲到，“英诺赛科是全球功率半导体革命的领导者，也是全球最大的氮化镓芯片制造企业。 此次在香港交易所的上市，是公司发展历程中的一个重要里程碑，标志着我们将以更广阔的视野和更坚定的步伐，迈向全球市场。英诺赛科相信GaN可以改变世界，打造更加绿色的地球家园。 作为全球氮化镓行业的领军企业，我们将持续专注技术创新，赋能全球客户体验高频、高效、绿色节能的氮化镓产品。” 随着在港交所主板的成功上市，英诺赛科有望借助国际资本市场的力量进一步提升其在全球氮化镓市场的地位。展望未来，公司将进一步加速技术创新和业务拓展的步伐，提升品牌影响力和市场竞争力，巩固其作为全球龙头的地位，在新一轮全球化产业竞争中创造更加辉煌的成就。 说明：来源英诺赛科。文章仅供行业人士交流，发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562

全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.（以下简称“罗姆”）宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited（以下简称“台积公司”）就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。 通过该合作关系，双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来，满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。 氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和工业设备应用。作为可持续发展和绿色制造的领导者，台积公司看好未来氮化镓功率器件在电动汽车（EV）的车载充电器和逆变器等车载应用中的环境效益，正在加强自身的氮化镓技术实力。 此次的合作关系是基于罗姆与台积公司在氮化镓功率器件领域的合作历史建立起来的。2023年，罗姆采用台积公司的650V耐压氮化镓HEMT工艺，推出了属于罗姆EcoGaN™系列的新产品，目前新产品已被用于包括Delta Electronics, Inc.旗下品牌Innergie的45W AC适配器“C4 Duo”在内的众多消费电子和工业领域应用。 罗姆董事兼专务执行官东克己表示 “能够高频工作的氮化镓器件，因其具有小型、节能且有助于实现无碳社会的优势而被寄予厚望。要想将其产品优势落实到实际应用中，拥有可信赖的合作伙伴非常重要，我们非常高兴能够与拥有世界尖端制造技术的台积公司合作。在该合作关系基础上，我们还将通过提供包括可更大程度地激发氮化镓性能的控制IC在内的、易用的氮化镓解决方案，来促进氮化镓功率器件在车载应用领域的普及。” 台积公司特殊技术业务开发资深处长李健欣表示 “随着我们在氮化镓制程技术的下一代发展，台积公司和罗姆将扩展我们的合作伙伴关系，致力于开发和生产用于汽车应用的氮化镓功率器件。通过结合台积公司在半导体制造领域的专业知识和罗姆在功率器件设计方面的专长，我们将努力推动氮化镓技术及其在电动车上的应用边界。” 关于台积公司 台积公司成立于1987年，率先开创了专业集成电路制造服务之商业模式，自此成为世界领先的专业集成电路制造服务公司。台积公司以领先业界的制程技术及设计解决方案组合支援其客户及伙伴生态系统的蓬勃发展，以此释放全球半导体产业的创新。身为全球的企业公民，台积公司的营运范围遍及亚洲、欧洲及北美，致力成为企业社会责任的行动者。2023年，台积公司提供最广泛的先进制程、特殊制程及先进封装等288种制程技术，为528个客户生产1万1,895种不同产品。台积公司企业总部位于中国台湾新竹。 关于罗姆 罗姆是成立于1958年的半导体电子元器件制造商。通过铺设到全球的开发与销售网络，为汽车和工业设备市场以及消费电子、通信设备等众多市场提供高品质和高可靠性的IC、分立半导体和电子元器件产品。在罗姆自身擅长的功率电子领域和模拟领域，罗姆的优势是提供包括碳化硅功率元器件及充分地发挥其性能的驱动IC、以及晶体管、二极管、电阻器等外围元器件在内的系统整体的优化解决方案。 会议推荐 “2025未来半导体产业发展大会” 2025年 4月10-12日 苏州举行 Flink未来产链 以 “ 新材料，芯未来 ”为主题 ， 从材料研发、加工工艺、装备优化、终端需求等产业难题入手。 重点聚焦 金刚石半导体 、 碳化硅、氮化镓、氮化铝、氧化镓、碳基电子等新型半导体技术、与封装集成、 微纳加工等方向， 挖掘未来半导体产业发展机遇。 会议话题 主题一：碳基半导体材料与器件产业发展 （一）碳基CMOS晶体管和集成电路的现状与挑战 1、碳基半导体材料设计与合成 2、碳基纳米材料在半导体中应用进展与产业化难点分析 3、碳基芯片最新进展与应用案例 （二）金刚石半导体商用化进程及难题解决方案 1、大尺寸金刚石晶圆制备技术与装备升级 2、批量化低成本金刚石晶片制备与商业化应用案例 3、金刚石薄膜热导/热阻精确测试 4、大尺寸金刚石低成本高质量磨抛 5、金刚石低温高质量键合、三维集成兼容工艺、性能测试 6、多芯粒AI芯片集成金刚石散热及可靠性 主题二：化合物半导体关键材料与功率器件 1、新型化合物半导体材料的探索与特性研究 2、化合物半导体材料的生长技术与质量控制 3、材料的掺杂技术与性能调控 4、化合物半导体功率器件的结构设计与优化 5、功率器件的制造工艺与挑战 6、化合物半导体功率器件的可靠性与寿命问题 7、高温、高压和高频应用下的功率器件性能要求与解决方案 8、化合物半导体功率器件在新能源领域的应用 9、通信与射频领域的化合物半导体功率器件需求 10、工业与医疗领域的化合物半导体功率器件应用 11、化合物半导体技术与其他先进技术的融合，如人工智能、物联网、传感器技术等 主题三：微纳加工与封装集成 1、异质融合布局 2、先进键合与封装技术 3、晶圆平坦化、等离子抛光 4、激光直写技术、激光加工（晶圆抛磨、切割等） 5、纳制造技术（纳米压印技术、刻划技术、原子操纵技术等） 点击扩展阅读： Flink：2025未来半导体产业发展大会 说明：此文来源GaN世界，部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的，仅供行业人士交流。发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562

添加图片注释，不超过 140 字（可选） 大会概况 未来半导体技术，作为未来信息产业发展的基石，为人工智能、量子计算等提供高性能芯片，推动其快速发展。同时，为未来能源产业中的智能电网、新能源汽车等提供关键的功率器件和控制芯片。而未来产业的发展需求也将反哺半导体技术的创新，如人形机器人对小型化、高性能、低功耗芯片的需求将促使半导体企业加大研发投入。 但目前半导体新材料研发是否匹配产业实际发展需求？以金刚石、氧化镓等新型半导体为例，其优势应用场景在哪？其商业化实现需要哪些产业配套条件辅助？关键装备与衬底抛磨、晶圆封装工艺如何创新匹配产业发展需求？批量化低成本金刚石散热片制备及产业化应用如何快速打开？ 面临市场需求不确定性与未来半导体材料、器件、性能检查、晶圆加工、终端验证等供应链多个环节的不完善性，Flink 以“新材料，芯未来”为主题 ，从材料研发、加工工艺、装备优化、终端需求等产业难题入手， 重点聚焦金刚石半导体、碳化硅、氮化镓、氮化铝、氧化镓、碳基电子等新型半导体技术、与封装集成、微纳加工等方向， 挖掘未来半导体产业发展机遇。 参考话题 主题一：碳基半导体材料与器件产业发展 （一）碳基CMOS晶体管和集成电路的现状与挑战 1、碳基半导体材料设计与合成 2、碳基纳米材料在半导体中应用进展与产业化难点分析 3、碳基芯片最新进展与应用案例 （二）金刚石半导体商用化进程及难题解决方案 1、大尺寸金刚石晶圆制备技术与装备升级 2、批量化低成本金刚石晶片制备与商业化应用案例 3、金刚石薄膜热导/热阻精确测试 大尺寸金刚石低成本高质量磨抛金刚石低温高质量键合、三维集成兼容工艺、性能测试多芯粒AI芯片集成金刚石散热及可靠性 主题二：化合物半导体关键材料与功率器件 1、新型化合物半导体材料的探索与特性研究 2、化合物半导体材料的生长技术与质量控制 3、材料的掺杂技术与性能调控 4、化合物半导体功率器件的结构设计与优化 5、功率器件的制造工艺与挑战 6、化合物半导体功率器件的可靠性与寿命问题 7、高温、高压和高频应用下的功率器件性能要求与解决方案 8、化合物半导体功率器件在新能源领域的应用 9、通信与射频领域的化合物半导体功率器件需求 10、工业与医疗领域的化合物半导体功率器件应用 11、化合物半导体技术与其他先进技术的融合，如人工智能、物联网、传感器技术等 主题三：微纳加工与封装集成 1、异质融合布局 2、先进键合与封装技术 3、晶圆平坦化、等离子抛光 4、激光直写技术、激光加工（晶圆抛磨、切割等） 5、纳制造技术（纳米压印技术、刻划技术、原子操纵技术等） 同期活动 专题讨论---每个半场设置圆桌论坛，嘉宾发表意见和看法 科技成果展示墙、墙报展示---最新科技成果展示 特色展位---相关产业链产品、设备展示 一对一VIP对接---需求发布，意向采购，对接技术与企业，促进产学研交流合作 未来半导体交流晚宴（全体）---全产业链企业、科研团队社交场合 （包含但不局限于） 说明：来源Flink未来产链，部分数据来源于网络资料。发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562