第三代半導體崛起 中國照明能否彎道超車?

作者: 伊人影院科技集團 / 時間: 2019-06-12 05:53:28
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[導讀]近年,以氮化镓(GaN)、碳化矽(SiC)等寬禁帶化合物為代表的第三代半導體材料在引發全球矚目,成為全球半導體研究前沿和熱點,中國也不例外地快馬加鞭進行部署。有專家指出,第三代半導...

  近年,以氮化镓(GaN)、碳化矽(SiC)等寬禁帶化合物為代表的第三代半導體材料在引發全球矚目,成為全球半導體研究前沿和熱點,中國也不例外地快馬加鞭進行部署。有專家指出,第三代半導體材料是以低碳和智能為特征的現代人類信息化社會發展的基石,是推動節能減排、轉變經濟發展方式,提升新一代信息技術核心競爭力的決定性因素之一,有著不可替代的支撐作用。那麽,這一迅速崛起的第三代半導體材料,能否讓中國掌控新一輪半導體照明發展的話語權?

  

  第三代半導體材料雙雄:SiC和GaN

  半導體產業的發展先後經曆了以矽(Si)為代表的第一代半導體材料,以砷化镓(GaAs)為代表的第二代半導體材料,從上世紀五六十年代以來,這兩代半導體材料為工業進步、社會發展做出了巨大貢獻。如今,以SiC、GaN、氧化鋅、金剛石、氮化鋁為代表的寬禁帶半導體材料以更大的優勢力壓第一、二代半導體材料成為佼佼者,統稱第三代半導體材料。

  作為一種新型寬禁帶半導體材料,第三代半導體材料在許多應用領域擁有前兩代半導體材料無法比擬的優點,具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率等特點,可實現高壓、高溫、高頻、高抗輻射能力,被譽為固態光源、電力電子、微波射頻器件的“核芯”,以及光電子和微電子等產業的“新發動機”,尤其是新一代半導體照明關鍵的器件,具有廣泛的基礎性和重要的引領性。而從目前第三代半導體材料和器件的研究來看,較為成熟的是SiC和GaN半導體材料,而氧化鋅、金剛石、氮化鋁等材料的研究尚屬起步階段。在一番紛紛擾擾之後,SiC和GaN無疑成為第三代半導體材料雙雄,發展最為迅速。

  上世紀90年代之後,GaN進入快速發展時期,年均增長率達到30%,日益成為大功率LED的關鍵性材料。此後,GaN也同SiC一起,進軍功率器件市場。2012年,GaN市場中僅有兩三家器件供應商,2013年以來,陸續有很多公司推出新產品,整體市場空間得到了較好擴充。而SiC的商業化應用在21世紀才全麵鋪開,但商業化生產的SiC早在1987年就存在了。與低一級的Si相比,SiC有諸多優點:有高10倍的電場強度,高3倍的熱導率,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、軍工航天,都具備優勢,所以SiC的市場被各產業界頗為看好。

  

第三代半導體崛起 中國照明能否彎道超車?

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  美日歐爭搶製高點

  從國際競爭角度看,美、日、歐等發達國家已將第三代半導體材料列入國家計劃,並展開全麵戰略部署,欲搶占戰略製高點。

  如美國,2014年初,美國總統奧巴馬宣布成立“下一代功率電子技術國家製造業創新中心”,期望通過加強第三代半導體技術的研發和產業化,使美國占領下一代功率電子產業這個正在出現的規模最大、發展最快的新興市場,並為美國創造出一大批高收入就業崗位。

  日本也建立了“下一代功率半導體封裝技術開發聯盟”,由大阪大學牽頭,協同羅姆、三菱電機、鬆下電器等18家從事SiC和GaN材料、器件以及應用技術開發及產業化的知名企業、大學和研究中心,共同開發適應SiC和GaN等下一代功率半導體特點的先進封裝技術。

  歐洲則啟動了產學研項目“LAST POWER”,由意法半導體公司牽頭,協同來自意大利、德國等六個歐洲國家的私營企業、大學和公共研究中心,聯合攻關SiC和GaN的關鍵技術。項目通過研發高性價比且高可靠性的SiC和GaN功率電子技術,使歐洲躋身於世界高能效功率芯片研究與商用的最前沿。

  中國:建立創新基地加強專利武裝

  各國政府都紛紛加緊在該領域的部署,所幸,中國也不例外。而如何憑借這一機遇,使中國掌控新一輪半導體發展的話語權,至關重要。

  2015年5月,京津冀就聯合共建了第三代半導體材料及應用聯合創新基地,搶占第三代半導體戰略新高地,後還與荷蘭代爾夫特理工大學簽訂戰略合作協議,標誌著該基地引進國際優勢創新資源、匯聚全球創新創業人才取得新進展。

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