第三代半導(dǎo)體崛起為中國照明創(chuàng)造新機遇

　　近年，以氮化鎵GaN、碳化硅SiC等寬禁帶化合物為代表的第三代半導(dǎo)體材料在引發(fā)全球矚目，成為全球半導(dǎo)體研究前沿和熱點，中國也不例外地快馬加鞭進行部署。

　　專家指出，第三代半導(dǎo)體材料是以低碳和智能為特征的現(xiàn)代人類信息化社會發(fā)展的基石，是推動節(jié)能減排、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，提升新一代信息技術(shù)核心競爭力的決定性因素之一，有著不可替代的支撐作用。那么，速崛起的第三代半導(dǎo)體材料，能否讓中國掌控新一輪半導(dǎo)體照明發(fā)展的話語權(quán)呢？第三代半導(dǎo)體材料雙雄：氮化鎵、碳化硅

　　半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展先后經(jīng)歷了以硅（Si）為代表的第一代半導(dǎo)體材料，以砷化鎵（GaAs）為代表的第二代半導(dǎo)體材料，從上世紀(jì)五六十年代以來，這兩代半導(dǎo)體材料為工業(yè)進步、社會發(fā)展做出了巨大貢獻。如今，以氮化鎵、碳化硅、氧化鋅、金剛石、氮化鋁為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料以更大的優(yōu)勢力壓第一、二代半導(dǎo)體材料，統(tǒng)稱第三代半導(dǎo)體材料。

　　作為一類新型寬禁帶半導(dǎo)體材料，第三代半導(dǎo)體材料在許多應(yīng)用領(lǐng)域擁有前兩代半導(dǎo)體材料無法比擬的優(yōu)點，具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率等特點，可實現(xiàn)高壓、高溫、高頻、高抗輻射能力，被譽為固態(tài)光源、電力電子、微波射頻器件的“核芯”，以及光電子和微電子等產(chǎn)業(yè)的“新發(fā)動機”，尤其是新一代半導(dǎo)體照明的關(guān)鍵器件，具有廣泛的基礎(chǔ)性和重要的引領(lǐng)性。從目前第三代半導(dǎo)體材料和器件的研究來看，較為成熟的是氮化鎵和碳化硅半導(dǎo)體材料，氮化鎵和碳化硅無疑成為第三代半導(dǎo)體材料雙雄，發(fā)展最為迅速；而氧化鋅、金剛石、氮化鋁等材料的研究尚屬起步階段。

　　上世紀(jì)90年代之后，氮化鎵進入快速發(fā)展時期，年均增長率達到30%，日益成為大功率LED的關(guān)鍵性材料。此后，氮化鎵同碳化硅一起，進軍功率器件市場。2012年，氮化鎵市場中僅有兩三家器件供應(yīng)商，2013年以來，陸續(xù)有很多公司推出新產(chǎn)品，市場空間得到了較好擴展。而碳化硅的商業(yè)化應(yīng)用在21世紀(jì)才全面鋪開，但商業(yè)化生產(chǎn)的碳化硅早在1987年就存在了。與低一級的硅相比，碳化硅有諸多優(yōu)點：有高10倍的電場強度，高3倍的熱導(dǎo)率，寬3倍禁帶寬度，高1倍的飽和漂移速度。因為這些特點，使其小至LED照明、家用電器、新能源汽車，大至軌道交通、智能電網(wǎng)、軍工航天都具備優(yōu)勢，所以碳化硅市場被各產(chǎn)業(yè)界頗為看好。

　　國際：美日歐爭搶制高點

　　從國際競爭角度看，美、日和歐州的發(fā)達國家已將第三代半導(dǎo)體材料列入國家計劃，并展開全面戰(zhàn)略部署，搶占戰(zhàn)略制高點。

　　如美國，2014年初，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布成立“下一代功率電子技術(shù)國家制造業(yè)創(chuàng)新中心”，期望通過加強第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，使美國占領(lǐng)下一代功率電子產(chǎn)業(yè)這個正在出現(xiàn)的規(guī)模最大、發(fā)展最快的新興市場，并為美國創(chuàng)造出一大批高收入就業(yè)崗位。

　　日本成立了“下一代功率半導(dǎo)體封裝技術(shù)開發(fā)聯(lián)盟”，由大阪大學(xué)牽頭，協(xié)同羅姆、三菱電機、松下電器等18家從事SiC和GaN材料、器件以及應(yīng)用技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的知名企業(yè)、大學(xué)和研究中心，共同開發(fā)適應(yīng)氮化鎵和碳化硅等下一代功率半導(dǎo)體特點的先進封裝技術(shù)。

　　歐洲則啟動了產(chǎn)學(xué)研項目“LASTPOWER”，由意法半導(dǎo)體公司牽頭，協(xié)同來自意大利、德國等六個歐洲國家的私營企業(yè)、大學(xué)和公共研究中心，聯(lián)合攻關(guān)氮化鎵和碳化硅的關(guān)鍵技術(shù)。項目通過研發(fā)高性價比且高可靠性的氮化鎵和碳化硅功率電子技術(shù)，使歐洲躋身于世界高能效功率芯片研究與商用的最前沿。

　　中國：建立創(chuàng)新基地

　　如何憑借歷史機遇，使中國掌控新一輪半導(dǎo)體發(fā)展的話語權(quán)，至關(guān)重要。

　　2015年5月，京津冀聯(lián)合共建第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略新高地，還與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，標(biāo)志著該基地引進國際優(yōu)勢創(chuàng)新資源、匯聚全球創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才取得新進展。

　　在首屆第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用發(fā)展國際研討會上，科技部副部長曹健林曾表示，“今天的中國，在技術(shù)上已經(jīng)走到了世界前列，更何況中國已經(jīng)是世界上最大的經(jīng)濟體系，我們應(yīng)該與全世界的同行共同來解決面臨的問題，而且隨著中國政府支持創(chuàng)新、鼓勵創(chuàng)新力度的加強，我們更相信中國有能力解決這些問題，這不僅是為中國，也是為全世界科學(xué)技術(shù)工作做出巨大的推動?！?/br>

　　與會專家認為：與在第一代、第二代半導(dǎo)體材料及集成電路產(chǎn)業(yè)上的多年落后、很難追趕國際先進水平的形勢不同，我國在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究工作一直緊跟世界前沿，工程技術(shù)水平和國際先進水平差距不大，已經(jīng)發(fā)展到了從跟蹤模仿到并駕齊驅(qū)、進而可能在部分領(lǐng)域獲得領(lǐng)先和比較優(yōu)勢的階段，并且有機會實現(xiàn)超越。所以，隨著國家戰(zhàn)略層面支持力度的加大，特別是我國在節(jié)能減排和信息技術(shù)快速發(fā)展方面具備比較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，且具有迫切需求和巨大的應(yīng)用市場，因此我國將有望集中優(yōu)勢力量一舉實現(xiàn)彎道超車和占位領(lǐng)跑。

　　根據(jù)預(yù)測，到2020年，第三代半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用將催生我國多個領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)4億元的潛在市場價值，屆時將催生巨大市場應(yīng)用空間。（崔新葉）

　　轉(zhuǎn)自：消費日報

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