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寬禁帶功率半導體產業如何搶抓窗口期

發佈時間:2018-08-27 瀏覽量:783 來源: 字號:[ ]

寬帶隙功率半導體的開發和應用受到越來越多的關注aaa。其中aaaa,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)具有高效光電轉換能力aaaa,優異的高頻功率特性aaaaa,高溫性能穩定性和低能量損耗的優點aaaaa。它已成爲支持信息aaaa,能源aaaaa,交通aaaaa,先進製造和國防發展的重要新材料aaaa。推動中國寬帶隙功率半導體產業已成爲綠色節能型社會和智能製造業發展的關鍵環節aaa。最近aaaa,由張家港市政府和中國寬帶功率半導體和應用產業聯盟主辦的《中國寬禁帶功率半導體發展路線圖》(以下簡稱《路線圖》)最終審查會議召開aaa。這項工作的開展將爲中國政府部門aaaaa,行業從業者和各方首都提供寬帶隙半導體技術和產業發展的完整路線圖aaa。作爲決策的重要基礎aaa,它將促進中國的寬帶功率半導體產業aaa。意義重大aaa,影響深遠aaaa。

應用需求驅動

展現良好發展前景

以SiC和GaN爲代表的寬帶隙半導體材料具有良好的物理性能aaaaa,以及硅(Si)和化合物半導體材料(GaAsaaaa,GaPaaaaa,InP等)等器件在光電子aaaa,電力電子和無線電領域的性能頻率微波面臨着aaa。瓶頸不足以完全支持新一代信息技術的可持續發展aaa,難以應對能源和環境面臨的嚴峻挑戰aaa。該行業迫切需要新一代半導體材料技術的開發和支持aaaa。碳化硅和GaN相互補充aaaa。 GaN功率半導體的市場應用偏向低至中等電壓範圍aaaaa,其集中在1000V以下aaaa,而SiC在1000V以上的中高電壓範圍內更有利aaa。兩個應用領域涵蓋新能源汽車aaa,光伏aaaa,機車牽引aaaaa,智能電網aaa,大多數具有廣闊發展前景的新興應用市場aaaa,如節能家電和通信無線電aaaaa。

中國科學院院士aaa,南京大學教授鄭有珍指出aaaa,今後必須支持互聯網的可持續發展aaaa,推動綠色節能技術的發展aaaa。寬帶隙功率半導體在這方面具有優異的特性和巨大的潛力aaa。據IDC估計aaaaa,全球300萬個數據中心的年耗電量爲3000萬千瓦aaaaa,幾乎相當於30個核電站的發電量aaaaa。由於電 - 電轉換效率不高aaaa,產生大量熱量aaa,需要冷卻系統以保持散熱aaa,並增加數據中心的能耗aaaaa。

在新能源汽車方面aaa,去年中國新能源汽車銷量約爲80萬輛aaa,今年預計將超過100萬輛aaaa。新能源汽車的核心難點在於充電速度太慢aaaa。主流研究重點是快速充電技術aaaaa,快速充電技術的實施需要使用高壓SiC半導體器件aaa。未來aaa,整個新能源汽車產業aaaa,包括車輛aaaaa,輔助設施和充電樁aaaa,將成爲支持SiC在中高壓領域的高端應用的重要部分aaa。

在RF通信方面aaa,GaN技術正在幫助5G通信的發展aaa。 5G移動通信已經從人與人之間的通信擴展到萬物互聯aaaa。到2025年aaa,預計全球將連接1000億臺設備.5G技術不僅需要超寬帶aaaaa,還需要高速接入aaaa,低接入延遲aaaa,低功耗和高可靠性aaaa,以支持大規模設備的互連aaa。 GaN功率器件提供更高的功率密度aaaa,更高的效率和更低的功耗aaa。

數據顯示aaaa,從2018年到2022年aaaaa,全球碳化硅電力設備市場將以35.73%的複合年增長率增長aaaa。 2016年aaa,全球GaN器件市場將達到165億美元aaa,到2023年將達到224.7億美元aaaaa。

產業生態發展不足

中國產業機會與挑戰並存

雖然中國寬帶隙功率半導體創新發展的時機已經逐漸成熟aaaa,但它正處於一個重要的窗口aaaaa。但是aaa,參加最終審查會議的專家認爲aaaa,目前的行業仍面臨許多困難aaaaa。一個行業的發展涉及兩個方面:一個是技術層面aaa,另一個是工業生態環境aaa。

從技術上講aaa,寬帶隙功率半導體面臨許多技術挑戰aaa,例如襯底材料完整性aaaaa,外延層和歐姆接觸質量aaaa,工藝穩定性aaaaa,器件可靠性和成本控制aaaa,以及寬帶隙功率半導體工業化aaaaa。困難比外界想象的要大得多aaa。另一個重要方面是工業發展的生態環境並不完美aaaa。 5G移動通信aaaaa,電動汽車等是寬帶隙半導體產業中最具爆炸性的應用領域aaa。國內工業成熟度與國外的差距仍然比較明顯aaaa,落後程度大於技術水平的落後程度aaa。產業鏈的上下游協調不足aaaaa,“可用 - 可用 - 有用”材料的開發過程中的問題尚未解決aaaaa。

此外aaa,中國半導體照明/LED產業和應用聯盟祕書長關白玉指出:“寬帶隙功率半導體需要產業鏈和創新鏈的協調發展aaaa。”但是aaaa,國內產業的創新鏈尚未開放aaaaa,整體創新環境較差aaaa。 aaa。

寬帶隙功率半導體涉及多學科和跨學科的技術和應用aaaa。有必要將多學科資源整合到多個領域aaaaa,開展多學科aaaa,跨學科的整合創新aaa,但研發和產業化需要昂貴的增長和工藝設備aaaa,以及高水平的清潔環境和先進的測試分析平臺aaaa。目前aaa,從事寬帶隙半導體研發的研究機構和企業規模小aaa,資金投入有限aaaaa,研發速度慢aaa,難以轉化成果aaa。

加強頂層設計

助力產業協同發展

正是由於寬帶隙功率半導體產業具有強大的跨學科學科aaaaa,廣泛的應用領域和較大的工業相關性aaaa。因此aaa,爲了促進其快速協調發展aaa,有必要進行頂層設計並做出總體安排aaa。國務院發佈的《“十三五”國家科技創新規劃》(以下簡稱《規劃》)提出開發新一代信息技術aaa,開發微電子技術和光電子技術aaaa,重點加強極低功率芯片aaa,新型傳感器aaaa,寬帶隙半導體芯片和硅基光電子學aaaaa,混合物研究和開發光電子學和微波光電子學等技術和設備aaaaa。《路線圖》的起草將有助於《規劃》的實現aaaa。

通過《路線圖》aaaa,指示了開發方向和主要上下文aaaaa。在做頂層設計的同時aaaa,有利於行業的整體佈局aaaa,有利於行業的協調發展aaaaa,引起各方的關注aaaaa,促進新資金和資源的引入aaaa。 aaa。

專家指出aaaa,寬帶隙半導體的發展aaa,一方面必須依靠自主研發來實現技術突破;另一方面aaaa,要充分發揮生產aaaa,教育和科研的結合aaa,發展以需求爲導向aaaaa,以市場爲導向的研發aaaaa。克服瓶頸aaa,解決問題aaa,進入市場aaa,並在實踐中使用它aaa。此外aaaa,爲加強寬帶半導體材料的研發和應用aaa,迫切需要雙管齊下aaaa,引進和培養人才aaa,選拔優秀人才aaa,豐富技術骨幹aaa,加快團隊建設aaaaa。

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