《民进中央建议将功率半导体新材料研发列入国家计划》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-05-21
  • 人民网·中国统一战线新闻网联合中国共产党新闻网推出的“2020年全国两会各民主党派提案选登”报道显示,民进中央拟提交“关于推动中国功率半导体产业科学发展的提案”。

    近年来,国家出台了一系列政策措施支持和推动半导体产业发展,取得了较为突出的成效,已基本完成了产业链的布局,且在功率半导体领域呈现多点开花的良好形势。

    但提案注意到,当前从全球功率半导体市场看,一方面传统的硅材料功率半导体仍然有巨大的发展空间,有研 究显示全球市场的碳化硅及氮化镓等新材料功率半导体芯片市场应用量是约3亿多美金,硅材料功率半导体芯片市场应用量超过200亿美金。国际市场的 IGBT 芯片主流是硅材料5代、6代及7代产品,国际功率半导体行业认为,硅材料功率半导体材料已经有30多年的大规模市场应用验证,稳定可靠,价格低,尚有技术发展空间等特点,在未来至少7至8年左右仍是市场应用主流。另一方面以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料正蓬勃发展,而我国碳化硅、氮化镓功率半导体器件研发起步晚,在技术上仍有很大差距。可喜的是,在国家多项科研计划的扶持下,这方面已经大幅缩小了与国际的技术差距,并取得了不少成就。


    根据提案,随着工业、汽车、无线通讯和消费电子等领域新应用的不断涌现以及节能减排需求日益迫切,我国功率半导体有庞大的市场需求,容易催生新产业新技术,在国家政策利好下,功率半导体将成为“中国芯”的最好突破口。为此,建议:

    一、进一步完善功率半导体产业发展政策,大力扶持硅材料功率半导体芯片技术攻关,立项支持硅材料功率半导体材料、芯片、器件等设计和制造工艺流程技术。经过多年布局和发展,我国在硅材料 IGBT芯片技术方面有一定的技术基础和沉淀,可以将集中突破硅材料6代功率芯片产品设计及批量制造工艺技 术作为发展重点,采取先易后难、解决“有无”问题的发展策略,尽快实现功率半导体芯片自主供给。

    二、加大新材料科技攻关。大数据传输、云计算、AI 技术、物联网,包括下一步的能源传输,对网络传输速度及容量提出了越来越高的要求,大功率芯片的市场需求非常大。从产业发展趋势看,碳化硅、氮化镓等新材料应用于功率半导体优势明显,是下一代功率半导体的核心技术方向。目前碳化硅、氮化镓市场处于起步阶段,国内厂商与海外传统巨头之间差距较小,国内企业有望在本土市场应用中实现弯道超车。 一是要把功率半导体新材料研发列入国家计划,全面部署,竭力抢占战略制高点。二是引导企业积极满足未来的应用需求,进行前瞻性布局。推动功率半导体龙头企业着力攻克一批产业发展关键技术、应用技术难题,在国际竞争中抢占先机。三是要避免对新概念的过热炒作。新材料从发现潜力到产业化,需要建立起高效的产学研体系,打造更加开放包容的投资环境。

    三、谨慎支持收购国外功率半导体企业。通过收购很难实现完全学会和掌握国际先进的功率半导体芯 片设计及制造工艺技术,同时海外工厂制造的产品仍然存在着无法出口到中国的危险。

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    • 编译者:shenxiang
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    • 据媒体报道,华为今年4月刚成立的哈勃投资已于近期入股山东天岳,并获得了10%的股份。山东天岳核心产品为第三代半导体材料碳化硅。据公司官网介绍,碳化硅被称为是第三代半导体的核心材料,具有耐高压、耐高频等突出特点。 华为通过哈勃投资入股山东天岳,或许表明其对于第三代半导体材料前景的认可。资料显示,哈勃科技投资有限公司注册资本为7亿元人民币,由华为投资控股有限公司100%控股。 哈勃投资,名字颇具深意。哈勃望远镜自1990年搭乘美国“发现者号”航天飞机进入太空,开启了自己的传奇一生。如果要探索太空,是离不开哈勃的。设立哈勃投资,或表明了华为意图通过产业投资,对科技前沿领域进行探索的初衷。 历数三代半导体材料 自半导体诞生以来,半导体材料便不断升级。第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料,其在 集成电路 、电脑、手机、航空航天、各类军事工程等领域中都得到了极为广泛的应用。 第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。 第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。因信息高速公路和互联网的兴起,还被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。 第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。与第一代和第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和度以及更高的抗辐射能力。 在应用方面,根据第三代半导体的发展情况,其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域,每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域,宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。 各国高度重视第三代半导体发展 目前,许多国家将第三代半导体材料列入国家计划。美国、欧盟均建立了相应的中心及联盟, 致力于研发第三代功率半导体 功率器件 。 我国政府主管部门高度重视第三代半导体材料及相关技术的研究与开发。从2004年开始对第三代半导体技术领域的研究进行了部署,启动了一系列重大研究项目。2013年科技部在“863”计划新材料技术领域项目征集指南中,明确将第三代半导体材料及其应用列为重要内容。2015年和2016年国家科技重大专项02专项也对第三代半导体功率器件的研制和应用进行立项。 碳化硅电力电子器件市场在2016年正式形成,根据Yole预测,碳化硅市场规模在2021年将上涨到5.5亿美元,年复合增长率可达到19%。由于我国具有广阔的应用市场,届时国产功率半导体市场也将实现大规模的增长。 哪些上市公司率先布局了碳化硅? 三安光电主要从事化合物半导体材料的研发与应用,专注于碳化硅、砷化镓、氮化镓等半导体新材料及相关领域。今年3月,三安光电旗下三安集成电路与美的集团达成战略合作,双方共同成立第三代半导体联合实验室,将通过研发第三代半导体功率器件导入白色家电,推动产业创新发展。 海特高新目前已完成包括砷化镓、氮化镓、碳化硅及磷化铟在内的6项工艺产品的开发,可支持制造功率放大器、混频器、低噪音放大器、开关、光电探测器、激光 器、电力电子等产品,产品广泛应用于5G移动通信、 人工智能 、雷达、 汽车电子 等领域。截止目前公司部分产品已实现量产,服务客户数和订单持续增加。 楚江新材在超高温热工装备领域具备领先优势,是国内唯一具有碳及碳化硅复合材料热工装备、高端真空热处理系列装备、粉末冶金系列热工装备三大系列且均保持领先的高端热工装备企业。