關(guān)于第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研究與發(fā)展

王成剛

摘要：半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展有非常重要的作用。本文的研究對(duì)象就是第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)，經(jīng)過了第一代和第二代半導(dǎo)體材料技術(shù)發(fā)展，第三代半導(dǎo)體材料技術(shù)應(yīng)用更加合理，在其技術(shù)的應(yīng)用過程中，也更多的應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、新能源網(wǎng)絡(luò)等新式集成技術(shù)當(dāng)中。本文研究中，針對(duì)第三代半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，同時(shí)也提出第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展趨勢(shì)以及戰(zhàn)略建議。

關(guān)鍵詞：第三代;半導(dǎo)體技術(shù);研究與發(fā)展;材料

半導(dǎo)體技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)高新技術(shù)之一，對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)電子產(chǎn)業(yè)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信以及發(fā)電技術(shù)的集成應(yīng)用都有非常關(guān)鍵的作用，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展也有極大的推動(dòng)作用。半導(dǎo)體技術(shù)也是一種技術(shù)材料的研發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)前，從整個(gè)世界半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用分析而言，整個(gè)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入到了第三代半導(dǎo)體技術(shù)時(shí)代，第三代半導(dǎo)體技術(shù)是在前兩代半導(dǎo)體技術(shù)背景下研發(fā)的新型技術(shù)，在其技術(shù)應(yīng)用過程中，要求利用半導(dǎo)體技術(shù)完成綜合管控，在半導(dǎo)體技術(shù)研究中，主要是以碳化硅以及氮化鎵為主要材料的半導(dǎo)體技術(shù)，對(duì)于現(xiàn)代技術(shù)的研究和發(fā)展也起到了一定的積極作用。

1.第三代半導(dǎo)體技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，而在進(jìn)行半導(dǎo)體技術(shù)的研究過程中，主要是包括利用相關(guān)元素完成對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的優(yōu)化研究，同時(shí)也能夠在最大程度上提升半導(dǎo)體技術(shù)的綜合應(yīng)用效果。第一代和第二代半導(dǎo)體技術(shù)分別以硅、鍺元素以及化合物為主要材料。同時(shí)，第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研究更加合理，在其技術(shù)的研究過程中，其具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)率、更大的電子飽和速度，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的主要特點(diǎn)。所以，第三代半導(dǎo)體技術(shù)是當(dāng)前世界各國半導(dǎo)體領(lǐng)域都在致力研究的新技術(shù)。

如。意大利半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官 Jean-Marc Chery表示，該公司將致力于研究第三代半導(dǎo)體碳化硅技術(shù)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用。SiC 解決方案為電動(dòng)汽車帶來更高系統(tǒng)效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的續(xù)航里程、更快速的充電，同時(shí)降低成本、減輕重量、節(jié)約空間。在工業(yè)市場(chǎng)，SiC 解決方案賦能實(shí)現(xiàn)更小型、更輕量、更具成本效益的設(shè)計(jì)，更有效率地轉(zhuǎn)換能量，從而開啟清潔能源新應(yīng)用。

再如，我國雖然整體的半導(dǎo)體技術(shù)研發(fā)較晚，但是第一二代半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)成熟，同時(shí)國家大力支持科技發(fā)展的背景下，我國第三代半導(dǎo)體計(jì)算已經(jīng)逐漸成型，對(duì)于我國半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展起到重要的作用。我國半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用也比較全面，在特高壓遠(yuǎn)距離輸電、新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)智能化建設(shè)等。我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)也是以碳化硅以及氮化鎵為主要的研究方向，是現(xiàn)代社會(huì)半導(dǎo)體材料的主要研究方向。另外，從技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面而言，我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也具有良好的前景。2020年，我國第三代半導(dǎo)體整體產(chǎn)值超過7100億，電力電子及微波射頻持續(xù)增長(zhǎng)。其中，半導(dǎo)體照明整體產(chǎn)值預(yù)計(jì)7013億元，受新冠疫情影響較2019年下降7.1%;SiC、GaN電力電子產(chǎn)值規(guī)模達(dá)44.7億元，同比增長(zhǎng)54%;GaN微波射頻產(chǎn)值達(dá)到60.8億元，同比增長(zhǎng)80.3%。依此數(shù)據(jù)而言，我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)雖然受到影響，但是依然是我國的重要高新技術(shù)，對(duì)于我國的技術(shù)發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。

2.第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研究困境

第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)十分關(guān)鍵，對(duì)于半導(dǎo)體技術(shù)再次轉(zhuǎn)型起到基礎(chǔ)作用。同時(shí)以當(dāng)前我國發(fā)展而言，半導(dǎo)體技術(shù)的新研發(fā)也遇到一定的困境，總結(jié)為以下幾方面內(nèi)容;

首先，最近兩年我國各行各業(yè)都受到疫情影響，人才培養(yǎng)、技術(shù)資金流動(dòng)、科研項(xiàng)目研發(fā)等環(huán)節(jié)都受到了嚴(yán)重的打擊。所以，造成了我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研究停滯，也造成了一定的技術(shù)產(chǎn)業(yè)損失。

其次，我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)研究過程中，相關(guān)政策難以落實(shí)，各地區(qū)存在有人才不均衡，技術(shù)基礎(chǔ)不平衡，資源基礎(chǔ)不平衡等問題，嚴(yán)重影響到了我國整體上的半導(dǎo)體技術(shù)研究和發(fā)展，不利于高新技術(shù)在我國形成區(qū)域經(jīng)濟(jì)模式[1]。

3.第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研究和發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1第三代半導(dǎo)體技術(shù)研究趨勢(shì)

第三代半導(dǎo)體技術(shù)研究發(fā)展非常關(guān)鍵，對(duì)于技術(shù)的綜合應(yīng)用有重要的作用，一定程度上關(guān)系到半導(dǎo)體技術(shù)材料的研發(fā)效果。我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)成型，但是為了促使我國成為科技強(qiáng)國，需要搶先完成技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)材料加緊研發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的升級(jí)應(yīng)用，保證整個(gè)行業(yè)屬于領(lǐng)先地位。

①在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展過程中，完成技術(shù)集成應(yīng)用發(fā)展十分關(guān)鍵，并且在技術(shù)研究的過程中，更可以落實(shí)好半導(dǎo)體制造技術(shù)的應(yīng)用效果，在其發(fā)展中，也應(yīng)該落實(shí)半導(dǎo)體技術(shù)的綜合應(yīng)用效果，確保其技術(shù)發(fā)展更加合理。同時(shí)在其技術(shù)的研發(fā)過程中，建議針對(duì)半導(dǎo)體的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)用設(shè)計(jì)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)計(jì)管控。如，保健和制藥行業(yè)提供分子傳感及診斷產(chǎn)品的領(lǐng)先制造商Atonarp今天宣布推出Aston，這是一個(gè)創(chuàng)新型原位半導(dǎo)體計(jì)量平臺(tái)，帶有集成等離子體電離源。通過Aston，某些應(yīng)用中的單位工藝吞吐量可以提升40%以上，這是一個(gè)很大的改進(jìn)。從而提升了半導(dǎo)體技術(shù)效果[2]。

②半導(dǎo)體材料本身還建議以節(jié)能和環(huán)保如主要的發(fā)展主題。在我國發(fā)展中，節(jié)能和環(huán)保為時(shí)代的主體，所以也建議整個(gè)半導(dǎo)體材料技術(shù)成為現(xiàn)代化社會(huì)的節(jié)能發(fā)展方向，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展建設(shè)也有積極的作用。

3.2第三代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展建議總結(jié)

第三代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用過程中，應(yīng)該落實(shí)好半導(dǎo)體技術(shù)的綜合應(yīng)用管控，確保其發(fā)展建設(shè)更加合理。同時(shí)在第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研究中，更應(yīng)該注重傳統(tǒng)問題的解決，如針對(duì)當(dāng)前我國遇到的政策和人才不平衡問題進(jìn)行解決。

我國半導(dǎo)體技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，建議完成政策落實(shí)，國家還是開展“先富帶動(dòng)后富”的技術(shù)手段，同時(shí)在其技術(shù)的研發(fā)過程中，更應(yīng)該注重對(duì)地區(qū)政策進(jìn)行制定，鼓勵(lì)地區(qū)開展半導(dǎo)體技術(shù)。如，2019年深圳印發(fā)的《進(jìn)一步推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2023年）》中，就提出要加快培育第三代半導(dǎo)體。目前深圳市已成立第三代半導(dǎo)體器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深圳第三代半導(dǎo)體研究院、清華大學(xué)（深圳）研究院第三代半導(dǎo)體材料與器件研發(fā)中心等重要平臺(tái)。南部地區(qū)可以以深圳為基礎(chǔ)平臺(tái)，先利用深圳的技術(shù)和資金優(yōu)勢(shì)發(fā)展半導(dǎo)體技術(shù)和人才培養(yǎng)，而后逐漸向內(nèi)陸延伸，實(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)體技術(shù)的平衡發(fā)展[3]。

結(jié)束語

本文筆者針對(duì)第三代半導(dǎo)體技術(shù)以及材料發(fā)展進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)Φ谌雽?dǎo)體技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]徐慧銘，劉楠.北京市碳化硅半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019，000（008）：28-29.

[2]白春杰，耿寧佳，常素珍.探討電子科學(xué)技術(shù)中的半導(dǎo)體材料發(fā)展趨勢(shì)[J].科學(xué)與信息化，2019，000（007）：91-91.

[3]第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟.2018全球第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧及展望[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2019，000（005）：26-35.