寬禁帶半導體技術快速崛起,未來10年將對國際半導體產業(yè)格局重塑產生至關重要的影響。寬禁帶半導體是全球高技術競爭的關鍵領域之一,我國高度重視,在“中國制造2025”、2035中長期科技規(guī)劃、十四五計劃中,均將寬禁帶半導體列為重點方向。“十四五”將重點解決能用好用及可持續(xù)創(chuàng)新能力的問題,全產業(yè)鏈整體競爭力不強,核心材料和關鍵裝備是卡脖子瓶頸。
近日,在第九屆國際第三代半導體論壇&第二十屆中國國際半導體照明論壇開幕大會上,中國科學院院士、廈門大學黨委書記張榮教授分享了“寬禁帶半導體的幾個基礎問題”的主題報告。我國技術水平持續(xù)提升,市場保持高速增長。2022年我國寬禁帶半導體產值6892億元(其中半導體照明6750億元,功率電子和微波射頻兩個領域總產值141.7億元, 較2021年增長11.7%。SiC、GaN功率電子產值規(guī)模達74.3億元,同比增長28.33%。GaN射頻電子產值67.4億元,較上年持平)。
報告中指出,光電子與微電子深度融合,有望實現跨界創(chuàng)新應用引領。微波射頻關鍵指標基本與國際同步,并已規(guī)?;a。
功率電子材料和器件研發(fā)基本與國際同步,GaN功率器件邁向更廣的應用領域,更全電壓等級,從當前100V/650V拓展到30V~1200V,可靠性升級實現從消費到工業(yè)、車規(guī)的跨越。
超寬禁帶半導體布局加速,超大的禁帶寬度、高擊穿電場強度,在更高耐壓更低導通電阻的微波大功率電子器件、日盲探測等深紫外光電器件、高能粒子探測器等領域具有重要應用價值。
報告還指出,寬禁帶半導體技術在不斷發(fā)展,大注入、高場條件下器件物理;單光子源與單光子探測;自旋注入與極化光;極化調控與鐵電特性等基礎問題仍需要關注。
其中,單光子源和單光子探測器是量子信息技術的關鍵器件。室溫自旋LED中電子電荷、自旋及光子偏振得以集成,從而在半導體自旋電子器件中極具潛力。纖鋅礦結構氮化物半導體具有強自發(fā)極化和強壓電極化,氮化物半導體是極具潛力的鐵電半導體材料。
報告中認為,物理學、材料科學、量子科學及微納加工技術不斷發(fā)展,為半導體信息器件提供了新的發(fā)展維度,衍生出基于新原理的顛覆性器件,滿足在信息科學前沿領域的創(chuàng)新性應用。