成本降至百分之一：西安电子科技大学实现国产芯片重要突破

4 月 1 日消息，西安电子科技大学胡辉勇教授团队近日在短波红外探测技术领域取得突破，成功研制出基于硅锗工艺的单光子雪崩二极管（SPAD）芯片，将短波红外探测技术的制造成本大幅降低。

注：短波红外技术具备穿透雾霾和在黑夜中清晰成像的能力，并可识别不同物质的材质特征，在暗光拍照、自动驾驶、工业无损检测等领域具有广泛应用前景。然而，长期以来主流的铟镓砷探测方案虽性能优异，却依赖昂贵的磷化铟衬底，且与硅基 CMOS 工艺不兼容，单颗芯片成本高达数百至数千美元，应用场景多局限于军工和高端科研。

胡辉勇团队选择了与现有半导体产业链高度契合的硅锗技术路线，利用硅锗外延工艺平台完成材料生长，再借助标准硅基 CMOS 工艺平台制备探测器件，将探测波段拓展至短波红外区域，理论上可将成本降至铟镓砷方案的十分之一甚至百分之一，为其进入智能手机、车载激光雷达等民用市场铺平道路。

为解决硅与锗之间 4.2% 的晶格失配这一长期存在的技术难题，科研团队设计了多层渐变缓冲层配合低温生长技术，逐步减少原子级失配，同时采用原位退火和钝化技术抑制漏电，并通过创新的单光子雪崩二极管结构优化电场分布，降低噪声。

目前，团队已构建起覆盖器件设计、材料外延、工艺流片、电路匹配与系统验证的全链条自主研发能力，其研制的硅锗单光子探测器在近室温条件下的核心性能已与索尼、台积电等行业领军企业的先进水平相当。

据科研人员透露，团队正在推进的硅锗专用流片线预计于 2026 年底建成，将为后续产品迭代提供快速验证与可控产能支撑。