0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

宽禁带功率半导体的发展需要怎么做?

h1654155971.7596 来源:未知 作者:胡薇 2018-08-09 16:59 次阅读

宽禁带功率半导体的研发与应用日益受到重视,其中碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)以高效的光电转化能力、优良的高频功率特性、高温性能稳定和低能量损耗等优势,成为支撑信息、能源、交通、先进制造、国防等领域发展的重点新材料。

推动中国宽禁带功率半导体产业,成为发展建设绿色节能社会与智能制造的关键一环。

近日,由张家港市政府与中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟主办的《中国宽禁带功率半导体发展路线图》(以下简称《路线图》)终审会召开。

这项工作的开展将为我国政府部门、产业从业者、各方资本提供一份完整的宽禁带半导体技术和产业发展路线图,作为决策的重要依据。对于推进我国宽禁带功率半导体产业有着重大的意义和深远影响。

应用需求驱动,展现良好发展前景

以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体材料具有良好的物理性质,随着硅(Si)与化合物半导体材料(GaAs、GaP、InP等)在光电子、电力电子射频微波等领域器件性能的提升面临瓶颈,不足以全面支撑新一代信息技术的可持续发展,难以应对能源与环境面临的严峻挑战,业界迫切需要新一代半导体材料技术的发展与支撑。

碳化硅与氮化镓优势互补。

GaN功率半导体的市场应用领域偏向中低电压范围,集中在1000V以下,而1000V以上的中高电压范围内SiC更具优势,两者的应用领域覆盖了新能源汽车、光伏、机车牵引、智能电网、节能家电、通信射频等大多数具有广阔发展前景的新兴应用市场。

支撑未来互联网的可持续发展,推动绿色节能技术势在必行,宽禁带功率半导体在这方面有着优良的特性和巨大的潜力。据IDC估计,全球300万台数据中心每小时耗电量为3000万千瓦,几乎等于30座核电站的发电量。由于电-电转换效率不高,产生庞大热量,必需冷却系统维持散热,还要增加数据中心的能耗。

——中国科学院院士、南京大学教授 郑有炓 指出

在新能源汽车方面,去年我国新能源汽车销量约为80万辆,今年预计会超过100万辆。新能源汽车存在的核心困难是充电速率过慢,主流的研究热点集中在快速充电技术上,而快充技术的实现就需要用到高压SiC半导体器件。

未来,在包括车用、辅助设施、充电桩等整个新能源汽车产业,均会成为支撑SiC在中高电压领域高端应用的重要组成部分。

在射频通信方面,GaN技术正助力5G通信的发展。5G移动通信从人与人通信拓展到万物互联,预计2025年全球将产生1000亿个设备的连接。

5G技术不仅需要超带宽,更需要高速接入,低接入时延,低功耗和高可靠性,以支持海量设备的互联。GaN功率器件可以提供更高的功率密度、更高效率和更低功耗。

数据显示,从2018-2022年,全球SiC电力设备市场将以35.73%的年复合增长率增长。2016年全球GaN器件市场规模165亿美元,到2023年将达到224.7亿美元。

产业生态发展不足,中国产业机会与挑战并存

虽然我国宽禁带功率半导体创新发展的时机已经逐步成熟,处于重要窗口期。然而本次终审会上的与会专家认为,目前行业面临的困难仍然很多,一个产业的发展与两个方面有关:一个是技术层面,另一个重要问题就是产业的生态环境。

在技术上,宽禁带功率半导体面临的技术难题很多,如衬底材料的完整性、外延层及欧姆接触的质量、工艺稳定性、器件可靠性以及成本控制等,宽禁带功率半导体产业化的难度比外界想象的要大很多。

另一个重要问题就是产业发展的生态环境的建设并不完善。5G移动通信、电动汽车等是宽禁带半导体产业最具有爆发性增长潜力的应用领域,国内在产业生态的成熟度上与国外的差距还比较明显,落后程度更甚于技术层面的落后程度。产业链上下游协同不足,尚未解决材料“能用-可用-好用”发展过程中的问题和障碍。

此外,中国半导体照明/LED产业与应用联盟秘书长关白玉指出:“宽禁带功率半导体需要产业链、创新链的协同发展。”

但是目前国内产业的创新链并没有打通,整体创新环境较差。

宽禁带功率半导体涉及多学科、跨领域的技术和应用,需要联合多个领域优势资源,开展多学科、跨领域的集成创新,但研发和产业化需要昂贵的生长和工艺设备、高等级的洁净环境和先进的测试分析平台。

目前国内从事宽禁带半导体研发的研究机构、企业单体规模小,资金投入有限,研发创新速度慢,成果转化困难。

加强顶层设计,助力产业协同发展

正是由于宽禁带功率半导体产业具有学科交叉性强、应用领域广、产业关联性大等特点,因此要想推进其快速协同发展,必须做好顶层设计,进行统筹安排。

国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》(以下简称《规划》),提出发展新一代信息技术,发展微电子和光电子技术,重点加强极低功耗芯片、新型传感器、宽禁带半导体芯片和硅基光电子、混合光电子、微波光电子等技术与器件的研发。《路线图》的起草将有利于《规划》的落实。

通过《路线图》指明发展方向与主要的脉络,在做好顶层设计的同时,有利于对产业进行统筹安排,有利于产业的协调发展,同时吸引各方的关注,有利于新的资金与资源的导入。

专家指出

发展宽禁带半导体:

一方面要依靠自主研发,实现技术突破;

另一方面要充分发挥产学研用相结合的作用,开展以需求为导向,以市场为目标的研究与开发,做到克服瓶颈、解决难题、进入市场、用于实际。

此外,加强宽禁带半导体材料研发及应用,急需引进和培养人才双管齐下,遴选领军人才、充实技术骨干、加快队伍建设。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 半导体
    +关注

    关注

    327

    文章

    23984

    浏览量

    200897
  • GaN
    GaN
    +关注

    关注

    19

    文章

    1729

    浏览量

    67100

原文标题:中国宽禁带功率半导体产业该如何发展?

文章出处:【微信号:Anxin-360ic,微信公众号:芯师爷】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    半导体发展的四个时代

    需要一个生态村,一个大生态村。为了帮助您理解一些首字母缩略词,DCA 代表设计中心联盟,VCA 代表价值链聚合器。 台积电OIP 半导体一路走来,走到现在这个阶段,是非常具有挑战性和令人兴奋的。台积
    发表于 03-13 16:52

    功率半导体发展历程和主要类型

    作为半导体技术的一个重要分支,主要是指那些能够处理高电压、大电流的半导体器件。它们在电力系统中扮演着关键角色,负责电能的转换、调节与控制。功率半导体的出现,极大地推动了电力电子技术的
    的头像 发表于 01-18 09:21 252次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>的<b class='flag-5'>发展</b>历程和主要类型

    半导体:聊聊碳化硅(全是干货!)#电路知识 #电工 #电工知识

    碳化硅半导体
    微碧半导体VBsemi
    发布于 :2024年01月17日 17:55:33

    功率半导体类型有哪些

    功率半导体是电力电子技术的关键组件,主要用作电路和系统中的开关或整流器。如今,功率半导体几乎广泛应用于人类活动的各个行业。我们的家电包括功率
    的头像 发表于 11-07 10:54 455次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>类型有哪些

    什么是功率半导体

    功率半导体,作为现代电子领域的关键组成部分,扮演着将电能转化、控制和分配到各种设备的重要角色。专门设计用于处理高功率电信号和控制电力流动的半导体器件,与低
    的头像 发表于 11-06 15:10 470次阅读
    什么是<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>?

    浅谈功率半导体器件与普通半导体器件的区别

    功率半导体器件与普通半导体器件的区别在于,其在设计的时候,需要多一块区域,来承担外加的电压,如图5所示,300V器件[1]的“N-drift”区域就是额外承担高压的部分。与没有“N-d
    发表于 10-18 11:16 810次阅读
    浅谈<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>器件与普通<b class='flag-5'>半导体</b>器件的区别

    重庆,功率半导体新贵!

    从当前国内功率半导体产业整体来看,呈现产业链完整、厂家数量多、发展迅速等特点。按区域来看,目前中国功率半导体企业主要分布在长三角和珠三角等地
    的头像 发表于 07-13 11:36 630次阅读
    重庆,<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>新贵!

    中国车企下决“芯” 功率半导体全布局

    无独有偶,在车规级功率半导体领域布局的车企不止吉利一家。近日,深蓝汽车与斯达半导体达成合作,双方组建了一家名为 " 重庆安达半导体有限公司 " 的全新合资公司,双方将围绕车规级
    的头像 发表于 06-25 16:47 551次阅读
    中国车企下决“芯” <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>全布局

    GaN功率半导体与高频生态系统

    GaN功率半导体与高频生态系统(氮化镓)
    发表于 06-25 09:38

    突破氮化镓功率半导体的速度限制

    突破GaN功率半导体的速度限制
    发表于 06-25 07:17

    半桥GaN功率半导体应用设计

    升级到半桥GaN功率半导体
    发表于 06-21 11:47

    GaN功率半导体在快速充电市场的应用

    GaN功率半导体在快速充电市场的应用(氮化镓)
    发表于 06-19 11:00

    GaNFast功率半导体建模资料

    GaNFast功率半导体建模(氮化镓)
    发表于 06-19 07:07

    什么是氮化镓(GaN)?

    氮化镓,由镓(原子序数 31)和氮(原子序数 7)结合而来的化合物。它是拥有稳定六边形晶体结构的半导体材料。
    发表于 06-15 15:41

    封装大新闻|烧结银可以解决现有存在的五大难题

    半导体行业资讯
    善仁(浙江)新材料科技有限公司
    发布于 :2023年04月28日 17:00:16