北京大學理學部副主任、科技部第三代半導(dǎo)體重點專項專家組組長沈波：第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨挑戰(zhàn)

當前，我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要面臨三大挑戰(zhàn)：一是國際政治和經(jīng)濟環(huán)境急劇變化，技術(shù)封鎖危險加劇；二是產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題亟待解決；三是國際上已進入產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段，我國核心材料芯片產(chǎn)業(yè)化能力亟待突破。

第三代半導(dǎo)體也稱寬禁帶半導(dǎo)體，包括氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）等，有著突出的光電特性。第三代半導(dǎo)體是全球技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。美日歐等發(fā)達國家和地區(qū)都啟動了相關(guān)計劃，加強對第三代半導(dǎo)體技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)布局，我國也高度重視第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)研發(fā)。

第三代半導(dǎo)體主要應(yīng)用的三大領(lǐng)域分別是光電子器件，如半導(dǎo)體照明、激光顯示等；射頻電子器件，如移動通信基站、衛(wèi)星通訊等；功率電子器件，如新能源汽車、智能電網(wǎng)、高速軌道交通等。我國“新基建”七大產(chǎn)業(yè)方向，如5G基站、新能源汽車充電樁、軌道交通等，都離不開第三代半導(dǎo)體。

第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、設(shè)計、芯片、封測、應(yīng)用等環(huán)節(jié)。其中，襯底、外延、芯片三個環(huán)節(jié)技術(shù)含量更加密集，是投資和創(chuàng)新的重點。

以SiC襯底為例，目前已有10多所高校、科研院所和幾十家企業(yè)活躍在國內(nèi)SiC單晶襯底領(lǐng)域，先后攻克了單晶尺寸、電阻率、晶型、單晶爐等一系列核心技術(shù)，4英寸導(dǎo)電型和半絕緣SiC襯底已大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用，6英寸導(dǎo)電型襯底已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。但目前在缺陷控制、襯底尺寸、面型控制等方面的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平，與國外仍有差距。

經(jīng)過20多年的高速發(fā)展，我國第三代半導(dǎo)體主要研發(fā)機構(gòu)已具備全創(chuàng)新鏈研發(fā)能力，國內(nèi)第三代半導(dǎo)體主要企業(yè)已基本形成全產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到世界第一，但高端產(chǎn)品特別是電子器件領(lǐng)域與國外差距還較大，部分高端產(chǎn)品還是空白。

當前，圍繞第三代半導(dǎo)體材料與器件，將重點進行7個方面的技術(shù)攻關(guān)，包括SiC基電力電子材料與器件、GaN基高效功率電子材料與器件、寬禁帶半導(dǎo)體射頻電子材料與器件、寬禁帶半導(dǎo)體光電子材料與器件、寬禁帶半導(dǎo)體深紫外光電材料與器件、第三代半導(dǎo)體新功能材料和器件、寬禁帶半導(dǎo)體襯底材料與配套材料。

我國“十四五”期間發(fā)展第三代半導(dǎo)體的總體目標是從實現(xiàn)“有無”到解決“能用”和“卡脖子”問題，實現(xiàn)第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈能力和水平提升。具體來說，要突破第三代半導(dǎo)體功率電子材料及器件產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，推動新一代電力電子技術(shù)革命，實現(xiàn)在高速列車、新能源汽車、工業(yè)電機等領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用；開展萬伏千安級SiC功率器件技術(shù)應(yīng)用示范，引領(lǐng)國際特高壓輸變電和清潔能源并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展；解決移動通信行業(yè)GaN基射頻芯片基本依賴進口的“卡脖子”問題，突破Micro-LED、深紫外光源等光電芯片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，促進在健康醫(yī)療、公共安全、新型顯示等行業(yè)形成新興產(chǎn)業(yè)。

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