中国が半導体材料および中核装置分野でブレークスルーを達成

このほど、中国国産半導体装置および材料分野において朗報が届いた。中国の西安電子科技大学（Xidian University）の研究チームが半導体材料の世界的課題を克服することに成功し、チップの放熱効率とデバイス性能に画期的な向上をもたらした。同時に、中核集団中国原子能科学研究院（China Institute of Atomic Energy）が独自に開発した国内初のタンデム型高エネルギー水素イオン注入装置（POWER-750H）が、ビームの取り出しに成功した。

半導体材料の世界的課題を解決

チップ製造において、異なる材料層間の「島状構造」が長らく熱伝達を阻害し、デバイス性能向上の主要なボトルネックとなっていた。

中国メディアの「科技日報（Science and Technology Daily）」によると、このほど西安電子科技大学のアカデミー会員である郝躍（ハオ・ユエ）氏と張進成（ジャン・シンセイ）教授のチームは、革新的な技術により、粗い「島状」界面を原子レベルで平坦な「薄膜」へと変えることに成功し、チップの放熱効率とデバイス性能に画期的な向上をもたらした。半導体材料の高品質集積に「中国モデル」を提供するこのブレークスルー的成果は、『Nature Communications』および『Science Advances』に掲載された。

同チームが初めて開発した「イオン注入誘導核形成」技術は、従来ランダムだった成長プロセスを精密に制御可能で均一な成長へと転換した。実験では、新構造の界面熱抵抗が従来のわずか3分の1であることが示された。

この技術に基づいて作製された窒化ガリウムマイクロ波パワーデバイスは、XバンドおよびKaバンドにおいて出力密度がそれぞれ42W/mmおよび20W/mmに達し、国際記録を30%〜40%向上させた。これは、同じチップ面積において、装備の探知距離を大幅に増加させることができ、通信基地局もより遠くまで、より省エネでカバーできることを意味する。

チップ製造の中核装置が重要ブレークスルーを達成

中核集団の発表によると、このほど、中核集団中国原子能科学研究院が独自に開発した我国初のタンデム型高エネルギー水素イオン注入装置（POWER-750H）がビームの取り出しに成功し、中核指標は国際的先進レベルに達した。これは、我国がタンデム型高エネルギー水素イオン注入装置の全工程にわたる研究開発技術を全面的に掌握し、パワー半導体製造チェーンの重要な工程を克服したことを示しており、ハイエンド製造装置の自主管理・制御を推進し、産業チェーンの安全を保障する堅固な基盤を築いた。

イオン注入装置は、露光装置、エッチング装置、薄膜堆積装置と並び、チップ製造の「四大中核装置」と呼ばれ、半導体製造に不可欠な「必須」装置だ。今回の高エネルギー水素イオン注入装置の開発成功は、原子力技術と半導体産業の深い融合による重要な成果だ。これにより、我国のパワー半導体等の重要分野における自主的な保障能力を強力に向上し、「二酸化炭素排出ピークアウトとカーボンニュートラル」目標の実現を支援し、新たな質的生产力の形成を加速するための強力な技術的支えを提供する。

長きにわたり、中国の高エネルギー水素イオン注入装置は完全に海外輸入に依存しており、その研究開発は難易度が高く、技術的障壁も高いため、我国の戦略的産業高度化を制約するボトルネックの一つだった。中核集団中国原子能科学研究院は、原子核物理加速器分野における数十年にわたる深い蓄積に依拠し、タンデム加速器技術を中核的手段として、一連の難題を解決している。同研究院はタンデム型高エネルギー水素イオン注入装置に関する基本原理から機器全体の統合に至るまでの順設計能力を完全に掌握し、この分野における海外企業の技術的封じ込めと長期独占を打破した。

（原文：https://www.icsmart.cn/100930/）