半导体“卡脖子”的核心技术,第三代半导体材料的研发与突破!

发布日期:
2020-08-21

电子发烧友网报道(文/程文智)在目前的中美贸易摩擦下,电子产业首当其冲,特别是芯片产业,据业内人士透露,现在跟美国的公司交易,周期一般都特别长,而且基本都需要提前付款和面临各种各样的审查。如果是跟华为有交易的话,还要求来自美国的技术不能超过25%。这迫使国内很多企业不得不考虑国内的供应链企业提供的产品。


在半导体行业方面,根据2018年的统计数据,美国在全球半导体市场占有的份额为48%、韩国为24%、中国除去外资企业的市场份额的话,仅占3%左右的市场份额,当然这两年这个比例可能有所提升。

半导体“卡脖子”的核心技术,第三代半导体材料的研发与突破!

即便美国已经占了如此多的市场份额,美国国防部在今年上半年,还调整了其12个重点发展的关键技术顺序,将微电子技术和5G军事技术调整到了前两位。在2019年的时候超高速、飞行器、生物技术排在前几位。


西安电子科技大学微电子学院副院长、宽禁带半导体国家工程研究中心马晓华在最近的一个论坛上分析称,半导体芯片的博弈是如此的激烈,主要原因是一个技术密集型的企业,不管从材料、制造以及装备,甚至包括它的管理和运营都是非常专业的一个体系,基本上涵盖了所有技术,走在最先进的前沿。


根据整个集成电路发展规律,半导体进行已经进入了5纳米的技术节点,从常规的二维的器件向三维器件发展。技术节点的发展,带来了一个很大的挑战,就是整个加工的能力逐渐集中到极少数的企业。


对于美国来说,这几年他最大的一个优势是大量的研发投入,去年整个半导体收入有2260多亿美元,有17%的研发投入。正是因为美国的高投入,使得它能在半导体领域长期处于领导地位。不过这几年来,中国也开始加大了半导体基础方面的投入,这也是我们目前发展迅速的一个主要原因。

半导体“卡脖子”的核心技术,第三代半导体材料的研发与突破!

集成电路芯片技术发展趋势,除了常规的硅基,沿着制程不断缩小,实际上还有几个方面的发展趋势,从材料、器件和功能方面的高度融合,包括提供MEMS技术以及新型材料石墨烯的技术、光电以及通信一体化的芯片技术,甚至包括生物、传感、有源无源、功率射频如何融入一体的发展。所以未来的发展除了沿着摩尔定律制程的缩小以外,还有就是多功能的发展,以及个性化从新材料重新发展的体系。


在材料方面,除了硅基,第三代宽禁带半导体是这几年的热门技术,我国除了在硅基方面进行追赶外,在第三代半导体方面也做了很多投入,有了不少的创新研究。


其实,宽禁带半导体,经过LED照明和Micro LED的技术发展,它的市场已经比较成熟了,现在宽禁带半导体产业的产能已经有了很大的提升,成本也在逐渐下降。因此,宽禁带半导体在的电子器件,包括射频功率器件、汽车雷达、卫星通信,以及5G基站和雷达预警等应用领域开始得到应用。在电力电子方面,尤其是电动汽车应用领域,充电桩和手机充电器将是很大的一块市场。新能源汽车方面,特斯拉已经将碳化硅器件应用在了Model 3上,后续可能会有更多的汽车厂商跟进。


在未来的发展,包括未来6G通信,未来定义的业务它的频段更高,通信的速率更高,这一块未来主体的材料,硅基器件的性能已经不能满足要求,这对氮化镓器件的发展提供了更大的动力。

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