投放器凯时客户端罗兰非晶态半导体尺度传感器原标题:南科大共建深圳第三代半导体研究院已启动第一批研发项目,首次接近国际水平!
2018年3月,在深圳市委市政府的大力支持下,由第三代半导体产业技术创新战略联盟和南方科技大学为主共建的深圳第三代半导体研究院正式启动。
据研究院共同筹建者、南方科技大学电子与电气工程系教授于洪宇介绍,经过半年多的时间,研究院积极筹建,依计划逐步推进落实各种管理机制建设、部分重要人才引进、开放研发平台选址及设备选型的工作,已经启动第一批研发项目。南科大会同研究院目前在加快推进6-8寸兼容SiC/GaN及其它材料器件开放研发平台,先进封装测试开放研发平台,材料检测、可靠性与认证平台的建设。最近在南科大洁净间自主开发的6寸氮化镓功率器件,性能首次接近国际先进水平。
中兴通讯事件“一石激起千层浪”,它触碰到了中国半导体产业核心技术长期缺乏的痛点,“缺芯少魂”的问题再次严峻地摆在面前。
当前,第三代半导体未来应用潜力巨大,具备变革性的突破力量,是半导体以及下游的电力电子、通讯等行业新一轮变革的突破口。第三代半导体是新一代电力电子、射频、光电子应用的核心材料和关键器件,能有力支撑新能源汽车、轨道交通、能源互联网及新一代移动通信等产业绿色可持续发展。在硅基半导体差距较大的情况下,国外巨头在第三代半导体领域核心专利、标准和产业规模的垄断尚未完成,中国有抢占技术制高点的机会和空间。
第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。作为第一代半导体材料的锗和硅,在国际信息产业技术中的各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用,硅芯片在人类社会的每一个角落无不闪烁着它的光辉。
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(Eg2.3eV)半导体材料。以 SiC 等为代表的第三代半导体材料,将被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等领域,以其优异的半导体性能在各个现代工业领域发挥重要革新作用,应用前景和市场潜力巨大。
2016年,国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》,启动一批面向2030年的重大项目,第三代半导体被列为国家科技创新2030重大项目“重点新材料研发及应用”重要方向之一。
2017年4月,科技部印发了《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中明确提出“第三代半导体材料与半导体照明整体达到国际先进水平,部分关键技术达到国际领先水平”。广东省围绕宽禁带半导体材料和新型显示材料实现产业化和规模应用,将发展第三代半导体材料与器件列为重大科技专项,开展专项行动计划,大力扶持第三代半导体企业的发展。
第三代半导体已进入爆发式增长期,美、日、欧等高度重视,部署国家计划抢占战略制高点。2014年奥巴马宣布成立“下一代电力电子技术国家制造业创新中心”,以第三代半导体产业作为重振美国能源经济的重要抓手。NEDO组织由2014年度诺贝尔物理学奖获得者名古屋大学天野浩教授牵头的第三代半导体功率电子器件国家重点科技项目。欧盟陆续启动重大项目联合攻关SiC和GaN的关键技术,包括面向国防和商业应用的“KORRIGAN”计划、面向高可靠航天应用的“GREAT2”计划、面向产学研的“LAST POWER” 项目,以及2017年启动的CHALLENGE项目。
GaN在半导体照明领域中已经确立了主导地位,中国的整体产值达到6538亿元;微波射频领域市场规模达到15亿元;电力电子领域市场规模达到18亿元。预计第三代半导体在包括微波射频、电力电子及包括照明和显示在内的光电子领域的每个市场规模都将达到万亿级规模。而中国目前拥有全球最大、最复杂、发展最快的能源互联网建设,特高压远距离输电、新能源并网、电网控制等技术;全球最高运营速度、最长运营里程、最佳效益高速轨道交通;全球增长最快和最大的新能源汽车市场;全球最大规模的4G和5G移动通信;全球产能最大、市场最大的半导体照明及超越照明;全球用户最多、规模最大的、多元化梯度式的工业电机及消费电子市场,第三代半导体在未来、特别是在中国的发展将无限广阔。
大力发展半导体产业是深圳建设国家自主创新示范区的重要举措。作为我国重要的电子信息产业基地,深圳在电子信息产业基地的地位日益巩固,新一代信息技术产业优势突出。在半导体产业领域,深圳已成为国内半导体产品的消费、集散和设计中心,并在良好的市场环境下孕育出了颇具特色且快速增长的半导体产业。同时,深圳拥有一定第三代半导体技术和产业的基础,具有第三代半导体最为先进和广泛的应用市场,也拥有例如海思、中兴、青铜剑、方正微电子、瑞波光电子等第三代半导体研发相关的优秀企业,具有良好的基础。
可以说,未来5至10年是全球半导体产业发展的重大调整变革期,也是深圳市产业发展的重要战略机遇期。
正是在这种国家需要和时代背景下,得益于深圳市政府的大力支持,南方科技大学面向2030国家第三代半导体战略需求,围绕建设世界科技强国的战略目标,会同第三代半导体产业技术创新战略联盟、高校科研院所和相关骨干企业,合作共建了深圳第三代半导体研究院。研究院立足深圳、覆盖粤港澳大湾区、面向全国,打造开放式、国际化、全链条的第三代半导体协同创新平台, 力争成为国家第三代半导体技术创新中心,推动中国第三代半导体全产业链进入世界先进行列。
南科大早在建校初期2011年左右就开始进行第三代半导体研究,在深圳市的统一规划部署下,建立了“第三代半导体重点实验室”,也成立了广东省GaN器件工程技术中心,并有华南地区高校最大的专用实验超净间(总面积1200平米),以及皮米尺度上的基础和应用研究中心,可用以支持第三代半导体器件的先导研发。此外,南科大开创的《第三代半导体材料与器件》等相关课程,面向本科生与研究生开课,在基础研究、高端人才培养方面为第三代半导体产业的发展提供科研支撑和人力资源。这些都是在深圳、在南科大建立第三代半导体研究院的重要优势所在。目前南科大与香港方面合作共建的深港微电子学院,将对研究院起到强有力的支撑作用,充分发挥产学研的融合效应。
在竞争剧烈、日新月异的发展形势下,第三代研究院将重点围绕节能减排、智能制造、信息安全、产业升级等重大战略需求,聚焦核心材料、器件、封装和模组领域,主攻第三代半导体前瞻性和产业共性关键技术,通过6-8寸兼容SiC/GaN及其它材料器件开放研发平台,先进封装测试开放研发平台,材料检测、可靠性与认证平台三大硬件平台实现第三代半导体先进工艺与研发制造,在直接促进新能源汽车、5G通讯和物联网、消费类电子和工业电机、光电子与显示等技术方向的不断发展,支撑全球能源互联网、轨道交通等重要领域,满足我国信息、能源、交通等国民经济和社会可持续发展的需求,促进我国向半导体材料强国的战略性转变。
氮化镓材料被认为是继硅基功率器件后,可以应用于电力电子技术领域的理想可替代材料。发展高效节能硅基氮化镓功率器件,可顺应市场对系统提出的更高效率、更小体积、更高频率的要求,在高温大功率器件和高频微波器件应用方面获得更广阔的应用前景。最近在南科大洁净间自主开发的6寸氮化镓功率器件,性能首次接近国际先进水平。
未来,第三代半导体研究院将充分利用并整合现有优势资源,以增量激活存量,吸引国际一流领军科学家团队,重点研发第三代半导体核心材料、器件、封装和模组,主攻前瞻性和产业共性关键技术,以先进的开放研发平台和创新的体制机制,为产业的快速发展提供技术支撑。针对重大科学问题和瓶颈技术问题,实现各类创新主体和创新要素之间的目标协同、任务协同、机制协同,提高创新效率,建立体制机制创新的开放式、国际化、全链条的第三代半导体协同创新平台,实现5年内国内领先、国际一流,10年内国际领先,立足深圳、覆盖粤港澳大湾区、面向全国、辐射全球。