經濟日報:第三代半導體產業面臨挑戰

經濟日報:第三代半導體產業面臨挑戰
2022年08月31日 05:21 媒體滾動

  來源:經濟日報

  當前,我國第三代半導體技術和產業發展主要面臨三大挑戰:一是國際政治和經濟環境急劇變化,技術封鎖危險加劇;二是產業“卡脖子”問題亟待解決;三是國際上已進入產業化快速發展階段,我國核心材料芯片產業化能力亟待突破。

  第三代半導體也稱寬禁帶半導體,包括氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等,有著突出的光電特性。第三代半導體是全球技術競爭的關鍵領域之一。美日歐等發達國家和地區都啟動了相關計劃,加強對第三代半導體技術研究和產業布局,我國也高度重視第三代半導體技術和產業研發。

  第三代半導體主要應用的三大領域分別是光電子器件,如半導體照明、激光顯示等;射頻電子器件,如移動通信基站、衛星通訊等;功率電子器件,如新能源汽車、智能電網、高速軌道交通等。我國“新基建”七大產業方向,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體。

  第三代半導體產業鏈主要包括襯底、外延、設計、芯片、封測、應用等環節。其中,襯底、外延、芯片三個環節技術含量更加密集,是投資和創新的重點。

  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活躍在國內SiC單晶襯底領域,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,4英寸導電型和半絕緣SiC襯底已大規模量產和應用,6英寸導電型襯底已大規模產業化。但目前在缺陷控制、襯底尺寸、面型控制等方面的研發和產業化水平,與國外仍有差距。

  經過20多年的高速發展,我國第三代半導體主要研發機構已具備全創新鏈研發能力,國內第三代半導體主要企業已基本形成全產業鏈,產業規模達到世界第一,但高端產品特別是電子器件領域與國外差距還較大,部分高端產品還是空白。

  當前,圍繞第三代半導體材料與器件,將重點進行7個方面的技術攻關,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、寬禁帶半導體射頻電子材料與器件、寬禁帶半導體光電子材料與器件、寬禁帶半導體深紫外光電材料與器件、第三代半導體新功能材料和器件、寬禁帶半導體襯底材料與配套材料。

  我國“十四五”期間發展第三代半導體的總體目標是從實現“有無”到解決“能用”和“卡脖子”問題,實現第三代半導體全產業鏈能力和水平提升。具體來說,要突破第三代半導體功率電子材料及器件產業化技術,推動新一代電力電子技術革命,實現在高速列車、新能源汽車、工業電機等領域的規模應用;開展萬伏千安級SiC功率器件技術應用示范,引領國際特高壓輸變電和清潔能源并網技術發展;解決移動通信行業GaN基射頻芯片基本依賴進口的“卡脖子”問題,突破Micro-LED、深紫外光源等光電芯片產業化技術,促進在健康醫療、公共安全、新型顯示等行業形成新興產業。

  (本報記者 黃 鑫整理)

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