8月10日，由濱湖區政(zheng)府(fu)主辦，無錫市集(ji)成(cheng)電路學會(hui)承辦的“2023中國汽車半(ban)導體(ti)新生態(tai)論壇”暨“第(di)五(wu)屆太湖創芯峰會(hui)”成(cheng)功舉辦。會(hui)上中國科學院院士 郝(hao)躍(yue)發表了“寬禁帶半(ban)導體(ti)功率器件(jian)新進展”主題報告。

從1958年(nian)(nian)第(di)一(yi)塊集成(cheng)電路到今年(nian)(nian)正(zheng)好是(shi)65周年(nian)(nian)，半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)經(jing)歷從第(di)一(yi)代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)——硅(gui)（Si）、鍺（Ge）的半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)材料；第(di)二代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)砷化(hua)鎵(jia)（GaAs）、銻化(hua)銦(yin)（InSb）、磷化(hua)銦(yin)（InP）等；到了第(di)三代(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)，主要是(shi)碳(tan)化(hua)硅(gui)和氮化(hua)鎵(jia)為代(dai)表(biao)的寬(kuan)禁帶(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)，未來將進入超(chao)寬(kuan)禁帶(dai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)。

近年來，隨著新能源車(che)對電(dian)力控制需(xu)求大幅上(shang)升(sheng)，汽車(che)電(dian)子化、智能化發展(zhan)趨(qu)勢顯著，功率半(ban)導(dao)體在汽車(che)領域占(zhan)比持續提升(sheng)。寬禁帶半(ban)導(dao)體，也稱為第三代半(ban)導(dao)體，因其(qi)良(liang)好材(cai)料特性，在功率半(ban)導(dao)體器(qi)件(jian)領域得(de)以快速(su)發展(zhan)。

郝院士(shi)表示，從產業與科技的預(yu)期來講，寬禁(jin)帶半導體(ti)有三個方面(mian)優勢，分(fen)別是優越的功率特性、低損耗(hao)，以及高頻特性

1，優(you)越的功率特(te)性。碳(tan)化硅、氮化鎵相對于Si MOSFET、IGBT等器(qi)件具(ju)有很強的競爭力(li)。

2，高能效、低(di)損耗特性。“比如電(dian)動汽(qi)車(che)在充(chong)電(dian)情(qing)況相同(tong)情(qing)況下(xia)，想要開得(de)更(geng)(geng)遠(yuan)，其器件(jian)就必須實現損耗更(geng)(geng)低(di)。”這一(yi)點(dian)寬(kuan)禁帶半導體同(tong)樣具有競爭優(you)勢(shi)。但郝(hao)躍院士也表示(shi)，目前(qian)，在我(wo)國全球領(ling)先的產(chan)業或應用中，如高鐵以及電(dian)動汽(qi)車(che)等，第(di)三代半導體使用得(de)還是不算多，更(geng)(geng)多仍然是使用硅器件(jian)”。

3，優越的(de)高(gao)(gao)頻(pin)特性，GaN電子(zi)器件是在襯底材料(liao)上(shang)外延生長勢壘層(ceng)/溝道(dao)層(ceng)材料(liao)。該(gai)結構可以實現(xian)高(gao)(gao)密(mi)度和高(gao)(gao)遷移(yi)率(速(su)度)的(de)2DEG，這是實現(xian)微波和大功率半導體器件的(de)關鍵(jian)。

郝院(yuan)士認為(wei)，任(ren)何(he)一類半(ban)導(dao)體(ti)(ti)材料都要(yao)去跟發展了65年(nian)已(yi)經相當成熟的硅(gui)器件競爭(zheng)，如果不(bu)具備不(bu)可替代性(xing)就(jiu)很難有市場空(kong)間。 8月10日，由濱湖區(qu)政(zheng)府主辦(ban)，無錫市集成電路學(xue)會(hui)承辦(ban)的“2023中(zhong)國汽車半(ban)導(dao)體(ti)(ti)新生態論壇”暨“第五屆(jie)太湖創芯峰(feng)會(hui)”成功舉辦(ban)。會(hui)上中(zhong)國科學(xue)院(yuan)院(yuan)士 郝躍發表了“寬禁帶半(ban)導(dao)體(ti)(ti)功率器件新進(jin)展”主題報告。

從1958年(nian)第一(yi)塊集成(cheng)電路到(dao)(dao)今年(nian)正好是65周年(nian)，半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)經(jing)歷從第一(yi)代半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)——硅（Si）、鍺（Ge）的半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)材(cai)料(liao)；第二代半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)砷化(hua)鎵（GaAs）、銻化(hua)銦（InSb）、磷化(hua)銦（InP）等(deng)；到(dao)(dao)了第三代半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)，主要是碳化(hua)硅和氮化(hua)鎵為代表的寬禁(jin)帶半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)，未(wei)來將進入超寬禁(jin)帶半(ban)(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)。

近年來，隨著新能源車(che)對電力控制需(xu)求大幅(fu)上升，汽車(che)電子化、智能化發展趨勢顯著，功率半導(dao)體在汽車(che)領域占(zhan)比持續(xu)提升。寬(kuan)禁(jin)帶(dai)半導(dao)體，也稱為第三代半導(dao)體，因其良好材料特性，在功率半導(dao)體器件(jian)領域得以快(kuai)速(su)發展。

郝院(yuan)士表(biao)示，從產業(ye)與科技的(de)預期來講(jiang)，寬禁(jin)帶半導體(ti)有三個方面(mian)優勢，分別是優越的(de)功率特性、低(di)損耗，以(yi)及高頻特性

1，優越的(de)功率特(te)性。碳化(hua)硅、氮化(hua)鎵相(xiang)對于Si MOSFET、IGBT等器件具有(you)很強(qiang)的(de)競爭力。

2，高能效、低(di)損(sun)(sun)耗特(te)性。“比如(ru)電(dian)(dian)動汽(qi)車在(zai)充電(dian)(dian)情況相(xiang)同情況下，想要開(kai)得更遠(yuan)，其(qi)器件就必須(xu)實現損(sun)(sun)耗更低(di)。”這一點(dian)寬禁帶半導體同樣具有競(jing)爭優勢。但郝躍院士也表示，目(mu)前(qian)，在(zai)我(wo)國全球領先的(de)產(chan)業或應(ying)用(yong)(yong)中，如(ru)高鐵以及電(dian)(dian)動汽(qi)車等，第三代半導體使用(yong)(yong)得還是(shi)不(bu)算(suan)多，更多仍(reng)然是(shi)使用(yong)(yong)硅器件”。

3，優(you)越的高頻(pin)特(te)性(xing)，GaN電(dian)子器件是在襯底材料上外(wai)延(yan)生(sheng)長勢壘層(ceng)/溝道層(ceng)材料。該結構可以實現高密度和高遷移率(速度)的2DEG，這是實現微波和大功(gong)率半導體器件的關(guan)鍵。

郝院士認(ren)為(wei)，任何一類半導體材料都要去跟發展了65年已經相當成熟的硅(gui)器件競爭，如果不(bu)(bu)具備不(bu)(bu)可替代性就很難有市場空間。