中國(guó)科學(xué)院院士鄭有蚪：發(fā)展第三代半導(dǎo)體要培養(yǎng)能解決問題的人才

炳欣

在日前舉辦的2020第三屆半導(dǎo)體才智大會(huì)暨“中國(guó)芯”集成電路產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地（南京）成立儀式上，中國(guó)科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授鄭有炓發(fā)表了題為《發(fā)展第三代半導(dǎo)體，加快人才教育培養(yǎng)》的演講。鄭有炓指出，培養(yǎng)第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的創(chuàng)新人才的一個(gè)重點(diǎn)，是要培養(yǎng)具有“解決問題、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題”能力的優(yōu)秀人才。

第三代半導(dǎo)體支撐信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展

鄭有炓指出，半導(dǎo)體材料是信息技術(shù)的核心基礎(chǔ)材料。半導(dǎo)體領(lǐng)域向來有“一代材料、一代技術(shù)、一代產(chǎn)業(yè)”的說法。上個(gè)世紀(jì)，半導(dǎo)體材料的實(shí)用化進(jìn)程先后發(fā)展了三類具有代表性的半導(dǎo)體材料。

第一代半導(dǎo)體以Ge、Si元素為主，在上個(gè)世紀(jì)40到50年代取得突破。它的發(fā)展推進(jìn)了晶體管的發(fā)明、集成電路的誕生，以及電荷耦合器件的發(fā)明，開創(chuàng)了固體電子學(xué)與硅微電子技術(shù)，引領(lǐng)電子學(xué)、電子技術(shù)的革命。第二代半導(dǎo)體是以GaAs、InP為代表的化合物半導(dǎo)體，在上個(gè)世紀(jì)60到70年代取得突破。它的發(fā)展推動(dòng)了半導(dǎo)體激光器誕生、射頻晶體管的問世，引發(fā)通信技術(shù)革命，為互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

第三代半導(dǎo)體是以GaN、SiC為代表的寬禁帶化合物半導(dǎo)體，在上個(gè)世紀(jì)80到90年代取得突破性進(jìn)展。在光電子領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體作為顛覆性技術(shù)，開拓高效固態(tài)發(fā)光光源和固態(tài)紫外光源與探測(cè)支術(shù)，開創(chuàng)白光照明和全色平板顯示的新紀(jì)元。在微電子領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體超越第一代、第二代半導(dǎo)體，發(fā)展高能效、低功耗、具有極端性能和耐惡劣環(huán)境的寬帶功率技術(shù)和寬帶射頻電子技術(shù)。第三代半導(dǎo)體以不可替代的優(yōu)勢(shì)支撐信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

鄭有炓還指出：“第三代半導(dǎo)體在基礎(chǔ)層面對(duì)新基建的實(shí)施、5G信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展以及新時(shí)期產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展，提供了有力的支撐?！盙aN射頻PA是毫米波頻段5G基站的必然選擇，并有望成為4G基站PA的主流方向。

在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體的發(fā)展也很快。Si功率器件的轉(zhuǎn)換效率低，以巨額能耗為代價(jià)，性能提升日趨于逼近Si材料物理極限，難以滿足新一代信息技術(shù)發(fā)展的新需求。SiC、GaN器件與Si相比具有高電壓、大功率、低損耗、高能效、耐高溫和抗輻射性能，能有效提高功率轉(zhuǎn)換效率并實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的小型化、輕量化。第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用，有望解決數(shù)據(jù)中心、基站等基礎(chǔ)設(shè)施可持續(xù)發(fā)展面臨的巨大能耗瓶頸，支撐移動(dòng)智能終端實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化，并提升續(xù)航能力。

以“+四五”規(guī)劃為契機(jī)加快制定實(shí)施人才教育培養(yǎng)計(jì)劃

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外形勢(shì)正在發(fā)生深刻而復(fù)雜的變化，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于重要攻堅(jiān)發(fā)展期，加快發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)離不開人才特別是高層次領(lǐng)軍人才。

鄭有炓指出，5G通信時(shí)代，第三代半導(dǎo)體與第一代、第二代半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)同支撐新一代信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，支撐傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展。第三代半導(dǎo)體作為基礎(chǔ)層面硬科技支撐新基建的實(shí)施，支撐新時(shí)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。與第一、二代半導(dǎo)體相比，第三代半導(dǎo)體尚屬發(fā)展中的新型半導(dǎo)體，如何加快加強(qiáng)人才教育培養(yǎng)？第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與第一代、第二代半導(dǎo)體相比，具有以下特點(diǎn)：首先，第三代半導(dǎo)體屬發(fā)展中的半導(dǎo)體新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)。我國(guó)基本上與其他國(guó)家處于同一起跑線，不存在“代”的差別。其次，第三代半導(dǎo)體屬戰(zhàn)略性先進(jìn)技術(shù)、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，從基礎(chǔ)層面支撐新基建，支撐5G通信技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展、能源與環(huán)境面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)更生換代、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。而且第三代半導(dǎo)體具有廣闊的應(yīng)用前景，從面廣量大的高端應(yīng)用到消費(fèi)類商品主流市場(chǎng)，市場(chǎng)空間巨大。再次，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)設(shè)備難度和工藝精度遠(yuǎn)低于集成電路技術(shù)的要求，沒有卡脖子問題。最后，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資金門檻不高，遠(yuǎn)低于集成電路。

我國(guó)在推進(jìn)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)時(shí)，要及時(shí)優(yōu)化微電子學(xué)科人才培養(yǎng)體系，構(gòu)建優(yōu)化的結(jié)構(gòu)體系和學(xué)科布局，形成第三代半導(dǎo)體面向科技前沿、面向產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場(chǎng)的人才培養(yǎng)格局。鄭有炓還建議，以“十四五”規(guī)劃為契機(jī)，制定人才教育培養(yǎng)計(jì)劃，并加快實(shí)施。