第三代半導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體材料在引發(fā)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。

　　專家指出，第三代半導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、轉變經濟發(fā)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。那么，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(fā)展的話語權呢？第三代半導體材料雙雄：氮化鎵、碳化硅

　　半導體產業(yè)的發(fā)展先后經歷了以硅（Si）為代表的第一代半導體材料，以砷化鎵（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(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體材料以更大的優(yōu)勢力壓第一、二代半導體材料，統(tǒng)稱第三代半導體材料。

　　作為一類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(yōu)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(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業(yè)的“新發(fā)動機”，尤其是新一代半導體照明的關鍵器件，具有廣泛的基礎性和重要的引領性。從目前第三代半導體材料和器件的研究來看，較為成熟的是氮化鎵和碳化硅半導體材料，氮化鎵和碳化硅無疑成為第三代半導體材料雙雄，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商，2013年以來，陸續(xù)有很多公司推出新產品，市場空間得到了較好擴展。而碳化硅的商業(yè)化應用在21世紀才全面鋪開，但商業(yè)化生產的碳化硅早在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(yōu)勢，所以碳化硅市場被各產業(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國家制造業(yè)創(chuàng)新中心”，期望通過加強第三代半導體技術的研發(fā)和產業(yè)化，使美國占領下一代功率電子產業(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“下一代功率半導體封裝技術開發(fā)聯(lián)盟”，由大阪大學牽頭，協(xié)同羅姆、三菱電機、松下電器等18家從事SiC和GaN材料、器件以及應用技術開發(fā)及產業(yè)化的知名企業(yè)、大學和研究中心，共同開發(fā)適應氮化鎵和碳化硅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“LASTPOWER”，由意法半導體公司牽頭，協(xié)同來自意大利、德國等六個歐洲國家的私營企業(yè)、大學和公共研究中心，聯(lián)合攻關氮化鎵和碳化硅的關鍵技術。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，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體發(fā)展的話語權，至關重要。

　　2015年5月，京津冀聯(lián)合共建第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導體戰(zhàn)略新高地，還與荷蘭代爾夫特理工大學簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，標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。

　　在首屆第三代半導體材料及應用發(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，在技術上已經走到了世界前列，更何況中國已經是世界上最大的經濟體系，我們應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，也是為全世界科學技術工作做出巨大的推動。”

　　與會專家認為：與在第一代、第二代半導體材料及集成電路產業(yè)上的多年落后、很難追趕國際先進水平的形勢不同，我國在第三代半導體領域的研究工作一直緊跟世界前沿，工程技術水平和國際先進水平差距不大，已經發(fā)展到了從跟蹤模仿到并駕齊驅、進而可能在部分領域獲得領先和比較優(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)能減排和信息技術快速發(fā)展方面具備比較好的產業(yè)基礎，且具有迫切需求和巨大的應用市場，因此我國將有望集中優(yōu)勢力量一舉實現(xiàn)彎道超車和占位領跑。

　　根據(jù)預測，到2020年，第三代半導體技術的應用將催生我國多個領域將出現(xiàn)4億元的潛在市場價值，屆時將催生巨大市場應用空間。（崔新葉）

　　轉自：消費日報

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