中國(guó)粉體網(wǎng)訊 第三代半導(dǎo)體又稱寬禁帶半導(dǎo)體，禁帶寬度在 2.2eV 以上，主要以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料。相較于以硅(Si)、鍺元素(Ge)代表的第一代和以砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb)為代表第二代半導(dǎo)體材料，具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、新一代移動(dòng)通信、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域，被視為支撐能源、交通、信息、國(guó)防等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)。寬禁帶半導(dǎo)體，已成為美國(guó)、歐洲、日本半導(dǎo)體行業(yè)競(jìng)相重點(diǎn)研究的方向。
第三代半導(dǎo)體材料風(fēng)口來(lái)臨
第三代半導(dǎo)體材料除包含碳化硅、氮化鎵之外，還有氧化鋅、金剛石、氮化鋁等半導(dǎo)體材料。但氧化鋅、金剛石、氮化鋁等第三代半導(dǎo)體材料的研究尚屬起步階段。業(yè)界也普遍更看好碳化硅和氮化鎵市場(chǎng)前景。據(jù)預(yù)測(cè)，到 2022 年，碳化硅和氮化鎵功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 40 億美元以上，年均復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)45%，屆時(shí)將催生巨大的應(yīng)用市場(chǎng)空間。
在政策上，我國(guó)政府主管部門高度重視第三代半導(dǎo)體材料及相關(guān)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。從 2004 年開(kāi)始對(duì)第三代半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的研究進(jìn)行了部署，并啟動(dòng)了一系列重大研究項(xiàng)目。2013 年科技部在“863”計(jì)劃新材料技術(shù)領(lǐng)域項(xiàng)目征集指南中明確將第三代半導(dǎo)體材料及其應(yīng)用列為重要內(nèi)容。2015 年和 2016 年國(guó)家科技重大專項(xiàng)都對(duì)第三代半導(dǎo)體功率器件的研制和應(yīng)用進(jìn)行立項(xiàng)。2016年國(guó)務(wù)院發(fā)布的面向2030的6項(xiàng)重大科技項(xiàng)目和9大重大工程中，第三代半導(dǎo)體是“重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用”重大項(xiàng)目的重要部分。2016年12月，國(guó)務(wù)院成立國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組，加快推進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展；2017年2月，國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)成立；2017年6月，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組織編輯2030國(guó)家重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用第三代半導(dǎo)體版塊實(shí)施方案。
在投資方面，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資基本上進(jìn)入了國(guó)家主導(dǎo)的投資階段，加上大基金的成立開(kāi)啟了一輪國(guó)內(nèi)投資半導(dǎo)體的熱潮，無(wú)論是政府資金，還是產(chǎn)業(yè)資本都紛紛進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，多地已逐步發(fā)展成為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)特色集聚區(qū)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)還需追趕
在碳化硅方面，天科合達(dá)、山東天岳、中電集團(tuán)二所等初步實(shí)現(xiàn)4英寸碳化硅單晶襯底材料量產(chǎn)，并開(kāi)發(fā)出6英寸樣品；泰科天潤(rùn)、世紀(jì)金光、中電五十五所、十三所等多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)已實(shí)現(xiàn)600-3300V的碳化硅肖特二極管量產(chǎn)，處于用戶驗(yàn)證階段；中車株洲時(shí)代電氣、國(guó)家電網(wǎng)聯(lián)研院、廈門三安等企業(yè)建設(shè)了6英寸碳化硅電力電子器件工藝線；揚(yáng)杰科技的碳化硅芯片技術(shù)已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
在氮化鎵方面，中電十三所已形成系列化氮化鎵微波功率器件和MMIC產(chǎn)品，并被華為、中興用于進(jìn)行基站研發(fā)；蘇州納維、東莞中鎵具備2-4英寸氮化鎵單晶襯底材料的供貨能力；蘇州能訊、蘇州晶湛、江蘇能華、杭州士蘭微、江蘇華功半導(dǎo)體均已進(jìn)入布局氮化鎵電力電子材料和器件；三安集團(tuán)也已建設(shè)氮化鎵射頻器件工藝線。海特高新通過(guò)其子公司海威華芯開(kāi)始建設(shè)6英寸的第二代/第三代半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)線，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模：砷化鎵半導(dǎo)體芯片(6寸)40000片/年，氮化鎵半導(dǎo)體芯片(6寸)30000片/年。
由于第三代半導(dǎo)體材料及其制作的各種器件的優(yōu)越性、實(shí)用性和戰(zhàn)略性，未來(lái)，由碳化硅、氮化鎵材料制成的半導(dǎo)體功率器件將支撐未來(lái)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，成為節(jié)能設(shè)備最核心的器件，許多發(fā)達(dá)國(guó)家將第三代半導(dǎo)體材料列入國(guó)家計(jì)劃，全面部署，竭力搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。我們?cè)诳吹桨雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策和資金的支持下，涌現(xiàn)出了一大批相當(dāng)有技術(shù)實(shí)力的企業(yè)，并且在部分領(lǐng)域在逐漸縮小與日、美、歐的差距的同時(shí)。也應(yīng)該清晰地認(rèn)識(shí)到，由于中國(guó)開(kāi)展碳化硅、氮化鎵材料和器件方面的研究工作起步比較晚，與日本、歐美等國(guó)相比整體水平上還有很大差距，我國(guó)在碳化硅、氮化鎵材料的制備與質(zhì)量等問(wèn)題，特別是原始創(chuàng)新問(wèn)題，亟待破解。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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