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第三代半导体材料将推动新技术革命

文章来源:admin  点击次数:9  更新时间:2014-12-26 14:49:09  【打印此页】  【关闭

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在刚结束的中国(东莞)国际科技合作周上举行了第三代半导体国际发展论坛,专家认为,第三代半导体材料的研究和突破将推动新的技术革命和产业变革,甚至催生新的产业群,已成为各国争相发展的高端技术热点。

我国也十分重视第三代半导体材料的技术研发,而就在东莞,包括北京大学东莞光电研究院、中镓半导体等创新平台和企业都将该技术引入,并且已经在关键技术上实现突破,在LED等领域实现了产业化应用,技术和产业化成果受到业界关注。

各国争相布局发力技术研发

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料在信息存储、照明显示、电力电子以及医疗和军事等领域有着广阔的应用前景。因此,第三代半导体材料及器件不仅可促使上千亿美元相关设备市场和相关的新产业的形成,还将在能源节约、电能利用率等方面具有重大意义。

在美国,其推出了WBG(宽禁带)半导体电力电子器件的制造、GaN/SiC基底电力电子及LED照明组件与系统的生产和设计、以及GaN在射频领域的应用等多个战略项目的开发,而且提出这些战略的时间非常早,目前已在LED照明和军事等多个领域应用。

日本在过去的两年中发展方向有所转变,很多公司转向成为专门生产GaN的企业。因为600V-1200V大功率器件已成为规模最大的市场,而GaN在这一区间内有着十分优异的表现,而且技术的进步使得GaN功率器件的成本大幅度降低,企业只需通过对现有设备进行调整便可实现生产的转型和升级。

我国政府也高度重视第三代半导体材料的研究与开发,从2004年开始对第三代半导体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应用列为重要内容。

本地动态

突破核心技术在产业链上游领跑

其实,早在2008年,在广东省和东莞市政府的支持下,东莞光大企业集团同北京大学宽禁带半导体研究中心共同合作设立了中镓半导体科技公司,主要开发氮化镓衬底等第三代半导体关键材料,是国内为数不多从事LED上游衬底、外延片生产和相关精密加工设备制造的企业。

中镓公司总经理康凯介绍,公司以GaN复合衬底、蓝宝石PSS图形化衬底、GaN衬底激光剥离设备等为产业化突破口,已经拥有若干核心发明专利,目前主要产品PSS衬底产品已进入批量生产,微区激光剥离设备已经通过国内主要LED芯片生产商的产业化验证,并出口至美国。

此外,东莞天域半导体公司则在光电产业核心材料——SiC外延晶片研发上发力,其也是全国首家进行SiC外延晶片技术研发、生产和销售的企业,技术目前已非常成熟。 据该公司董事长欧阳忠介绍,最新技术的第三代SiC外延晶片在新能源和国家安全等市场需求量巨大,天域半导体保守估计五年内实现超百亿产值。

而随着去年底北京大学东莞光电研究院在松山湖的奠基,我市该领域又添新军。该院常务副院长张国义表示,研究院以第三代半导体材料与器件技术的研发为核心,正在建设和完善半导体照明技术研发等6个技术研发平台,还将承担国家、省、市系列重大科研和产业化任务。

趋势分析

碳化硅和氮化镓材料最有前景

第三代半导体国际发展论坛上的多位权威专家认为,第三代半导体中碳化硅(SiC)单晶和氮化镓(GaN)单晶脱颖而出,最有发展前景。SiC拥有更高的热导率和更成熟的技术,而GaN直接跃迁、高电子迁移率和饱和电子速率、成本更低的优点则使其拥有更快的研发速度。

两者的不同优势决定了应用范围上的差异,在光电领域,GaN占绝对的主导地位,而在其他功率器件领域,SiC适用于1200V以上的高温大电力领域,GaN则更适用900V以下的高频小电力领域。

据权威机构IMS预计,2015年SiC和GaN功率器件全球市场规模有望接近5亿美元,2020年将达到20亿美元,相比2012年提高20倍。其中,增长最快的应用市场可能是UPS(不间断电源)、电动汽车和工业驱动器等。

名词解释

宽禁带半导体材料被称为第三代半导体材料,主要包括金刚石、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等。和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有禁带宽度大、电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好的特点,其本身具有的优越性质及其在微波功率器件领域应用中潜在的巨大前景,非常适用于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件。

产业风向

看东莞

多年前就已落子

早在2008年,东莞中镓半导体科技公司成立,主要开发氮化镓衬底等第三代半导体关键材料。

此外,东莞天域半导体公司则在光电产业核心材料--SiC外延晶片研发上发力。

去年底,北京大学东莞光电研究院在松山湖的奠基,以第三代半导体材料与器件技术的研发为核心。

应用前景广阔

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料在信息存储、照明显示、电力电子以及医疗和军事等领域有着广阔的应用前景。

美日开始布局

美国推出了WBG(宽禁带)半导体电力电子器件的制造等多个战略项目的开发。日本在过去的两年中发展方向有所转变,很多公司转向成为专门生产GaN的企业。

我国启动重大项目

我国政府从2004年开始对第三代半导体领域的研究进行了部署,启动了一系列重大研究项目。

(来源:东莞日报)


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