北京大學(xué)理學(xué)部副主任、科技部第三代半導(dǎo)體重點(diǎn)專項(xiàng)專家組組長(zhǎng)沈波:第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨挑戰(zhàn)
發(fā)布時(shí)間:2022-08-31 10:35:42 | 來源:經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào) | 作者:黃 鑫 | 責(zé)任編輯:?jiǎn)蹄?/span>當(dāng)前,我國(guó)第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要面臨三大挑戰(zhàn):一是國(guó)際政治和經(jīng)濟(jì)環(huán)境急劇變化,技術(shù)封鎖危險(xiǎn)加?。欢钱a(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題亟待解決;三是國(guó)際上已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段,我國(guó)核心材料芯片產(chǎn)業(yè)化能力亟待突破。
第三代半導(dǎo)體也稱寬禁帶半導(dǎo)體,包括氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等,有著突出的光電特性。第三代半導(dǎo)體是全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)都啟動(dòng)了相關(guān)計(jì)劃,加強(qiáng)對(duì)第三代半導(dǎo)體技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)布局,我國(guó)也高度重視第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)研發(fā)。
第三代半導(dǎo)體主要應(yīng)用的三大領(lǐng)域分別是光電子器件,如半導(dǎo)體照明、激光顯示等;射頻電子器件,如移動(dòng)通信基站、衛(wèi)星通訊等;功率電子器件,如新能源汽車、智能電網(wǎng)、高速軌道交通等。我國(guó)“新基建”七大產(chǎn)業(yè)方向,如5G基站、新能源汽車充電樁、軌道交通等,都離不開第三代半導(dǎo)體。
第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、設(shè)計(jì)、芯片、封測(cè)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)。其中,襯底、外延、芯片三個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)含量更加密集,是投資和創(chuàng)新的重點(diǎn)。
以SiC襯底為例,目前已有10多所高校、科研院所和幾十家企業(yè)活躍在國(guó)內(nèi)SiC單晶襯底領(lǐng)域,先后攻克了單晶尺寸、電阻率、晶型、單晶爐等一系列核心技術(shù),4英寸導(dǎo)電型和半絕緣SiC襯底已大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用,6英寸導(dǎo)電型襯底已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。但目前在缺陷控制、襯底尺寸、面型控制等方面的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平,與國(guó)外仍有差距。
經(jīng)過20多年的高速發(fā)展,我國(guó)第三代半導(dǎo)體主要研發(fā)機(jī)構(gòu)已具備全創(chuàng)新鏈研發(fā)能力,國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體主要企業(yè)已基本形成全產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到世界第一,但高端產(chǎn)品特別是電子器件領(lǐng)域與國(guó)外差距還較大,部分高端產(chǎn)品還是空白。
當(dāng)前,圍繞第三代半導(dǎo)體材料與器件,將重點(diǎn)進(jìn)行7個(gè)方面的技術(shù)攻關(guān),包括SiC基電力電子材料與器件、GaN基高效功率電子材料與器件、寬禁帶半導(dǎo)體射頻電子材料與器件、寬禁帶半導(dǎo)體光電子材料與器件、寬禁帶半導(dǎo)體深紫外光電材料與器件、第三代半導(dǎo)體新功能材料和器件、寬禁帶半導(dǎo)體襯底材料與配套材料。
我國(guó)“十四五”期間發(fā)展第三代半導(dǎo)體的總體目標(biāo)是從實(shí)現(xiàn)“有無”到解決“能用”和“卡脖子”問題,實(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈能力和水平提升。具體來說,要突破第三代半導(dǎo)體功率電子材料及器件產(chǎn)業(yè)化技術(shù),推動(dòng)新一代電力電子技術(shù)革命,實(shí)現(xiàn)在高速列車、新能源汽車、工業(yè)電機(jī)等領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用;開展萬伏千安級(jí)SiC功率器件技術(shù)應(yīng)用示范,引領(lǐng)國(guó)際特高壓輸變電和清潔能源并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展;解決移動(dòng)通信行業(yè)GaN基射頻芯片基本依賴進(jìn)口的“卡脖子”問題,突破Micro-LED、深紫外光源等光電芯片產(chǎn)業(yè)化技術(shù),促進(jìn)在健康醫(yī)療、公共安全、新型顯示等行業(yè)形成新興產(chǎn)業(yè)。