氮化镓技术新突破 国产首颗人形机器人关节磁编码芯片发布

 我国 “十五五” 规划对集成电路、智能机器人、宽禁带半导体等重点产业作出明确部署。为落实国家产业发展要求，突破人形机器人核心感知与控制关键技术瓶颈，推动具身智能产业高质量发展，中科无线半导体近日正式发布国内首颗面向人形机器人关节的氮化镓（GaN）磁编码芯片。该成果标志着我国在高端机器人传感器与宽禁带集成电路领域实现自主可控，完成从追赶到局部领跑的重要跨越，为培育新质生产力、抢占未来产业制高点提供硬核支撑。当前，我国正全力推进人工智能、高端装备等核心技术攻关，着力提升产业链供应链自主可控水平。人形机器人关节伺服系统长期受高温、精度、体积、动态性能等瓶颈制约，传统传感器高温劣化、核心器件依赖进口等问题突出。此次推出的 CT21X 系列芯片由企业完全自主研发，中科无线半导体作为国内首家实现氮化镓逻辑反相器集成电路批量商用的创新主体，已拥有数十项 GaN 核心发明专利，覆盖材料、器件、工艺、封装全链条，构建起自主可控的知识产权与技术壁垒。

GaN 数字模拟混合集成电路实现与国际同步

氮化镓（GaN）作为第三代宽禁带半导体核心材料，具有耐高温、抗辐照等突出优势，适用于高端传感器等关键领域。国际实验数据显示，GaN器件的单事件闩锁（SEL）阈值可达80–120 MeV·cm²/mg，总电离剂量耐受（TID）为500–1000 krad (Si)，抗辐照能力显著优于硅基及传统磁阻器件。其工作温度范围覆盖-55℃至150℃，在180℃环境下可稳定运行，极限耐受温度达400℃，高低温性能表现稳定可靠。中科无线半导体凭借自主GaN集成电路核心技术，成功研发出全套GaN基础逻辑单元，并实现FOC算法模型的硬件化，环路计算延时小于0.2ns（即200皮秒）。尽管与国际头部企业英特尔在300毫米晶圆上实现的开关时间仅33皮秒（即33万亿分之一秒）的水平存在差距，但已跻身全球同一技术梯队，这标志着我国GaN数字与模拟混合集成电路技术实现了与国际同步发展，为宽禁带半导体产业升级树立了全新标杆。

突破极端高温瓶颈 性能全面超越传统方案

依托GaN 2DEG的高灵敏度、高抗辐照性、高频特性与高温稳定性，结合AlScN调控技术，CT21X芯片在180℃极端工况下，角度精度、温漂、带宽、功耗等核心指标全面优于传统TMR传感器，一举破解人形机器人关节发热严重、空间狭小、轻量化不足、高精度难兼顾四大行业痛点：

耐高温：180℃时性能无衰减，耐受上限达250–400℃，可直接贴装于电机线圈旁，大幅简化散热结构；

高精度：角度精度稳定在30–100弧秒，温漂低至0.01–0.03°/℃，分辨率最高达21bit；

高动态：响应延时＜2μs，带宽1–5MHz，最高支持30万转/分钟的检测需求，支撑亚毫米级轨迹控制；

低功耗：高温环境下功耗稳定无飙升，助力关节实现轻量化与长续航。

赋能产业升级 夯实机器人国产化根基

该芯片兼具高温可靠、微型轻量化、超高精度、低功耗、高集成、高辐照耐受六大核心优势，可广泛应用于人形机器人、协作机器人、工业伺服、航天及特种装备等高可靠场景，推动产业实现三大升级：

性能升级：支撑跑、跳、抓取、精细操作等高动态控制，满足下一代机器人 ±0.05mm 轨迹精度需求；

结构升级：简化散热设计，提升集成密度，降低整机重量，增强运动柔顺性与作业稳定性；

供应链升级：摆脱高端传感器与核心逻辑器件进口依赖，完善 “材料 — 芯片 — 系统 — 整机” 国产化生态。

本次GaN磁编码芯片与GaN逻辑集成电路实现商用突破，标志着我国在宽禁带半导体与机器人核心部件领域迈上重要创新里程碑。未来我们将持续深化技术创新与产业协同，加快核心成果转化与规模化应用，健全产业生态，助力人形机器人、航空航天、智能装备等高端产业发展，为实现高水平科技自立自强筑牢技术根基。

（来源：中国电子报、中科(深圳)无线半导体有限公司）