近日，日本丰田合成株式会社宣布成功开发出用于垂直晶体管的200mm（8英寸）氮化镓（GaN）单晶晶圆。这一突破性成果标志着在大尺寸GaN单晶晶圆制造领域取得了重要进展，为功率器件的性能提升和应用拓展奠定了坚实基础。

与传统的硅基GaN工艺相比，采用氮化镓单晶构建垂直晶体管能够提供更高密度的功率器件，适用于200mm和300mm晶圆。然而，制造尺寸大于4英寸的GaN单晶晶圆一直面临诸多技术挑战。丰田合成的研究人员与大阪大学合作，采用多点籽晶法和Na助熔剂工艺，成功地在多点籽晶衬底上生长出对角线长度略低于200mm的六方GaN晶体。

多点籽晶法是一种将许多小型GaN籽晶预先分布在大型蓝宝石衬底上，并在晶体生长过程中使生长的晶体熔合在一起的技术，能够生产大直径单晶。Na助熔剂工艺则是通过将镓（Ga）和氮（N）溶解到液态钠（Na）中来生长高质量GaN单晶的技术，具有液相生长的特点，适合生产高质量的晶体。

此前，丰田合成曾成功制造出150mm（6英寸）GaN单晶晶圆，此次200mm GaN单晶晶圆的成功开发，进一步证明了其在GaN晶体生长领域的技术实力和创新能力。该200mm GaN衬底可用于生长600V垂直GaN晶体管，具有超过600V的击穿电压和低漏电流等优异性能，将为功率器件在功率调节能力和良率方面的提升带来显著优势。

日本环境省正在领导一个GaN功率器件广泛应用的项目，丰田合成正在提供底层晶圆以获得理想的GaN晶体。该项目的成果之一是在丰田合成与大阪大学共同开发的GaN籽晶上制造GaN衬底，使得功率器件性能得到了明显改善。与在市售衬底上制造的功率器件相比，使用这些GaN衬底的功率器件在性能上更具竞争力。

丰田合成表示，将继续与政府、大学和其他公司合作，尽早推广大尺寸GaN基板。这一举措不仅有助于推动GaN功率器件在新能源、电动汽车、5G通信等领域的广泛应用，也将为全球半导体产业的发展注入新的活力，促进相关技术的不断创新和突破。