在半导体产业快速发展的大背景下,除了MCU芯片、FPGA芯片等主流产品的持续突破,UVB技术和UWB国产芯片也迎来了快速发展的机遇期,成为半导体产业多点开花的重要体现。UVB(中波紫外线)作为紫外光的重要波段,在医疗、生物技术、精密制造等领域具有极高的应用价值,而UWB国产芯片的崛起,则为国内物联网、汽车电子等领域的发展提供了核心支撑,与国产MCU芯片、AGM芯片等产品协同发展,共同推动中国半导体产业实现全面突破。

首先来看UVB技术的发展与突破。UVB是波长介于280-320nm之间的中波紫外线,介于可见光和短波紫外线之间,已被广泛应用于皮肤病光疗、杀菌消毒、DNA分析及高精度制造等领域,是科学、医学和工业领域中的一种强有力工具。尽管UVB的应用价值巨大,但实用的UVB激光光源长期以来较为稀缺,现有系统多依赖气体激光器或复杂光学装置,这些设备体积大、成本高、能耗高,难以集成到紧凑型或可扩展系统中,限制了UVB技术的广泛应用。
半导体激光二极管的出现为UVB技术的普及提供了新的可能,其体积小巧、能源效率高,且非常适合大规模生产,是UVB激光光源的理想选择。然而,将半导体激光技术扩展到UV-B波段一直面临着巨大的挑战,产生UV-B光所需的高铝组分氮化物材料存在晶体缺陷多、光限制能力差以及散热严重等问题,导致以往的UV-B激光二极管仅能工作于脉冲模式,或需低温冷却以维持稳定运行,无法实现室温连续波运行,限制了其实际应用。
近日,日本研究人员成功研制出全球首款基于低成本蓝宝石衬底、可实现室温连续波运行的UV-B半导体激光二极管,这一突破推动了紧凑高效紫外光源的发展,未来有望在医疗、工业及科研领域替代传统体积庞大的气体激光器。该研究团队通过开发新型铝镓氮(AlGaN)激光二极管结构,采用弛豫AlGaN模板解决了晶体结构不匹配的问题,减少了晶体缺陷,提升了器件良率与可靠性;同时,设计了折射率导引型脊形波导以有效限制光场,并采用高反射率介质膜反射镜增强激光反馈,实现了强光限制与高效热管理。该激光二极管在20°C下波长为318 nm的连续波激射,阈值电流为64 mA,对应电流密度为4.3 kA·cm²,在连续电流注入下输出稳定,采用结区朝下的贴装方式进一步改善了散热性能。
UVB技术的这一突破,将极大地拓展其应用场景。在医疗领域,紧凑型UV-B激光二极管可大幅改进皮肤病与血管疾病的光疗设备,使其更小巧、安全、节能,且更易于临床部署;在生物技术领域,此类激光器可提升DNA测序、荧光分析与生物传感技术的性能;在制造业领域,它们有望推动用于半导体与先进材料加工的下一代高精度曝光系统及微细加工工具的发展。未来5至10年,基于低成本、可量产蓝宝石衬底的UV-B激光二极管制造能力,将加速其在多行业的应用,以更可靠、易部署的紧凑型固态方案替代传统紫外气体激光器。
与UVB技术突破相呼应,UWB国产芯片也迎来了快速崛起。UWB(超宽带)技术是一种无线载波通信技术,具有定位精度高、抗干扰能力强、传输速率快、功耗低等优势,广泛应用于汽车电子(数字钥匙、舱内存在检测)、消费电子(智能手机、智能门锁)、工业定位(机器人、智能建筑)等领域。长期以来,UWB芯片市场被国外企业垄断,但近年来,国内企业持续加大研发投入,突破核心技术瓶颈,UWB国产芯片实现了快速发展,逐步打破了国外垄断,成为国产半导体产业的新增长点。
加特兰作为国内UWB芯片领域的领军企业,不仅参与了UWB下一代标准IEEE802.15.4ab的制定,还发布了全球首个基于新标准的UWB SoC产品Dubhe CAL1104AQ/CAL1106AQ,该产品荣获2025年度“最能打的中国芯”之“汽车传感器”专项大奖。该款UWB国产芯片具有四大核心优势:一是雷达能力强,是目前市面上通道数最多的UWB雷达芯片,为2发4收,在合理尺寸下实现了最大配置,角分辨能力和测角精度优异;二是测距能力突出,支持IEEE 802.15.4ab标准,通过MMS技术提高了链路预算,实测可增加约20dB增益,探测距离超过400米,解决了传统钥匙被遮挡导致衰减的痛点;三是产品质量与安全性高,采用ASPICE Level 3开发流程,具备防中继能力,集成安全芯片加密防护,契合供应链安全需求;四是无明显短板,各项基础功能完备,符合木桶效应,可满足不同场景的应用需求。

目前,UWB国产芯片已在多个领域实现应用,在汽车领域,蔚小理、比亚迪等新势力品牌已采用国产UWB芯片方案,随着苹果、高通等手机芯片标配UWB,车端应用将更加普及;在消费电子领域,国产UWB芯片已应用于智能手机、智能门锁等产品,提升了产品的用户体验;在工业领域,UWB国产芯片正逐步应用于机器人、智能建筑等场景,推动工业智能化升级。同时,加特兰等国内企业还积极拓展国际市场,与罗德与施瓦茨联合推出了全球首个基于IEEE 802.15.4ab标准的蓝牙低功耗辅助MMS UWB联合测距方案,推动国产UWB芯片走向世界。
UVB技术的突破与UWB国产芯片的崛起,与国产MCU芯片、AGM芯片、FPGA芯片等产品的发展相互促进、协同发力,共同推动中国半导体产业实现多点开花、全面突破。未来,随着国内企业研发投入的持续加大,核心技术的不断突破,UVB技术将实现更广泛的应用,UWB国产芯片将在更多高端领域实现替代,与国产MCU芯片等产品一起,构建起完善的国产半导体产业链,推动中国半导体产业实现高质量发展,逐步从芯片大国向芯片强国迈进。