“青芯”沙龙现场
科技部高新司材料处副处长孟徽,第三代半导体产业技术创新战略联盟秘书长吕志辉、副秘书长于坤山、杨兰芳等出席沙龙并发表讲话。来自中兴通讯、比亚迪、中车株洲所、中科院微电子所、泰科天润半导体、中电集团55所、中电集团13所、西安电子科技大学、广东天域半导体、山东大学、中科院半导体所等单位的代表将在会上做报告;天科合达、国家电网、山东天岳、中科院上海硅酸盐所、中国工程物理研究院、瀚天天成、电子科技大学、中电集团二所等相关单位均派出代表参加讨论。
参与此次学术沙龙代表主要为第三代半导体产业技术创新战略联盟青年创新促进委员会成员,包括来自宽禁带碳化硅半导体基板、外延、器件(包括功率器件和光电器件)模块和应用及设计领域的研发机构和企业,有从事生产管理工作的领导、工程技术和管理人员,也有从事半导体器件制备、负责器件设计的研究院所的专家,还有各个碳化硅半导体领域重大项目研究的大专院校学者。参会单位覆盖碳化硅半导体行业上、中、下游的相关企事业单位。
科技部高新司材料处副处长孟徽为“青芯”沙龙致辞
科技部高新司材料处副处长孟徽在致辞中表示,科技部高新司曹国英司长非常关心前沿材料的及青年创新促进委员会的发展,也希望能为大家做好服务。同时,国务院于2014年部署国家科技计划管理改革,计划在2016年底前完成改革主体任务,科技部也已经发布重大研发计划及2016年度重点专项申报指南,目前各重点专项都在申报之中。在科技部正式发布的《关于发布国家重点研发计划高性能计算等重点专项2016年度项目申报指南的通知》中,其中在“战略性先进电子材料”重点专项中对第三代半导体材料与半导体照明、高端光电子与微电子材料等4个方向部署35个任务作了部署。科技部想通过这次科技体制改革,解决原有科技计划体系的重复、分散、封闭、低效等问题,进一步提高财政资金使用效益。通过全链条的部署,整合创新链、资金链及产业链实施一体化部署,推动学术研究和实际应用相结合,真正解决国产材料和器件到应用的“最后一公里”问题。此外,第三代半导体在国际和国内都处在一个非常好的发展阶段,正处于科技革命和产业变革的前夜,今天国内许多各大科研院所及企业机构的青年科技骨干到场,这也是一个机会。如果我们能集中力量共同推动,相信若干年后一定能把产业推向更高端,在国际和国内都会占有一席之地。作为政府科技部门愿意为大家做好服务支撑,希望大家多与科技部沟通,共同努力把我国第三代半导体产业做大做强。
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第三代半导体产业技术创新战略联盟秘书长 吕志辉致辞并发言
紧接着,第三代半导体产业技术创新战略联盟秘书长吕志辉介绍了国内第三代半导体资源呈现区域聚集态势。他表示,其中北京研发力量全国最强,具有完整的SiC链条;长三角GaN链条比较完备,侧重电力电子和微波射频;珠三角半导体照明产业全国领先。
与此同时,吕志辉秘书长还以《打造协同创新大平台》为题介绍联盟阶段性工作进展及2016年重点工作。他介绍,2016年度将依托联盟探索机制体制创新,发起“第三代半导体协同创新行动计划”,引导和推动相关企业广泛参与,打造协调创新大平台,共同提升产业的国际竞争力;依托联盟,通过示范工程培育市场,推动国家重点专项及重大工程实施的模式创新。依托联盟,通过全链条设计、一体化实施、全要素配置(研发平台、转化平台、投融资平台)、基地化发展,推动组织模式创新,打通全产业链条。
此外,联盟和北京市科委共同承办2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛将于11月15日-17日在北京国际会议中心举办。第三代半导体国际论坛(IFWS)作为其中核心内容,将围绕第三代半导体技术发展路线、应用需求、集成创新等内容,分多个分会作深入探讨。
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中科院半导体研究所 张峰研究员担纲今天活动主持人
接下来,中科院半导体研究所张峰研究员作为青委会代表发言,他讲述了与西安电子科技大学郭辉副教授、山东天岳窦文涛市场经理、西安电子科技宋庆文、张艺蒙五人在2014年一次相聚交流中谈起了目前工作在科技第一线、又是真正核心技术骨干都是三十五岁以下的工作在第一线,把从碳化硅和氮化镓衬底、外延、器件、模块以及系统应用形成一个小型青年产业链技术交流团队,通过郭辉老师及诸位努力从最初的5人到目前138人发展非常迅速。目前我国在第三代半导体领域核心技术实力最雄厚的基本上都在青委会里面,所以一方面要承担国家重任,另一方面把自己一技之长联合起来,使得第三代半导体实现产业化,形成技术领引。也使得我们所研究技术能形成产品,能对产业对社会对国家贡献自己的一份力量。
中航国际投资副总经理宋兵发言
中航国际投资副总经理宋兵表示,化合物半导体作为第三代半导体重要研究领域,中航国际投资也在该领域有布局,在2014年做出了战略转型,通过私募股权私募基金的方式,对与航空、军工有关的相邻相近相关的新材料、无人系统、关键元器件、5G通讯等等,其中与三安光电所投资的厦门三安集成项目,从砷化镓起步,布局氮化镓,IC设计,MOCVD设备以及下游封装技术和设备开发。近期还会参与福建的碳化硅项目及海外并购等许多项目。对于碳化硅这块中航有深厚认识,它是作为第三代半导体创新实力的体现,也承载着我们转型升级的希望。同时它也是一个军民深度融合的领域,所以中航国际投资作为一个投资战略平台愿意与在座青年才俊一起为行业作出努力。希望国家在新兴材料领域,在基础性战略性先导性方面,通过我们资本连与大家人才链、技术链形成一个产业链。
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中兴通讯张滨博士作主题报告发言
在随后的主题报告环节,来自中兴通讯的张滨博士分享了“第三代半导体功率器件在信息通信中的应用”。他表示,中兴通讯应用第三代半导体电力电子器件已经有数年,广泛应用碳化硅二极管于各类通讯设备AC/DC电源;研究GaN HEMT在通信设备AC/DC、DC/DC电源中应用。他表示,GaN HEMT器件及应用还需要深入研究,国产化亟待开展。主要在器件的可靠性和成熟度、性能及可靠性验收标准、瞬态工况下器件可靠性、驱动、封装、国产化方面需要努力。
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比亚迪陈宇第六事业部宽禁带器件产品部经理 陈宇作主题报告发言
比亚迪陈宇第六事业部宽禁带器件产品部经理陈宇通过对国外应用实例、新能源汽车的发展现状、SiC器件在比亚迪新能源车上的使用情况、SiC器件使用问题探讨四方面分享了“碳化硅器件新能源汽车应用及趋势探讨”。他表示,丰田汽车公司在“人与车科技展2015”(5月20~22日,太平洋横滨国际会展中心)上,公布了配备SiC(碳化硅)功率半导体的混合动力车(HEV)的公路实验成果。实验于2015年2月在日本爱知县丰田市启动,丰田表示,截至目前,“已经确认燃效较原来改善了5%。通过优化动作控制,可以达到将燃效改善10%的目标”。
陈宇还解释说,采用SiC器件对提高系统效率的拥有重要意义。 例如:纯电动车汽车E6在城市运行状况下续驶里程约300公里,百公里耗电19度,采用SiC MOSFET作为电池管理系统的功率器件,当燃效改善5%,即每百公里节约1度电。按照2016年国内新能源汽车的销量将有望达到50万辆左右,按每辆新能源汽车平均每天40公里计算,当采用SiC MOSFET作为汽车功率器件,每天可以节约近20万度电,按火力发电折合为76吨煤。
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陈宇还解释说,采用SiC器件对提高系统效率的拥有重要意义。 例如:纯电动车汽车E6在城市运行状况下续驶里程约300公里,百公里耗电19度,采用SiC MOSFET作为电池管理系统的功率器件,当燃效改善5%,即每百公里节约1度电。按照2016年国内新能源汽车的销量将有望达到50万辆左右,按每辆新能源汽车平均每天40公里计算,当采用SiC MOSFET作为汽车功率器件,每天可以节约近20万度电,按火力发电折合为76吨煤。
最后,陈宇还对目前在SiC器件使用情况及问题进行小结。他表示,一、SiC MOS高耐压高开关速度特性给电源设计带来新的选择,但需要工程师开拓新的功能和找寻新的创意;二、SiC MOS现阶段的应用仍比较低端,工程师器件选型仍优先考虑Si的器件,SiC处于从属的位置,且电路优化不够,主要是厂商市场宣传力度不够,前期的负面因素较多(价格昂贵);三、产业链断层,缺少封装材料和工艺,器件设计和工艺,尤其是器件工艺需要大力发展,现有器件仍存有问题(Vt shift,负压较低,可靠性和一致性问题);四、行业标准的支持,充电桩转换效率,电动车的能耗等等。
泰科天润半导体总工李志军
随后,来自泰科天润半导体总工李志军带来了“碳化硅产业的挑战和机遇:30kW交直流电源的商业前景”主题报告。中车株洲所博士陈彦分享了 “碳化硅功率器件在轨道交通应用的现状和问题”主题报告。广东天域半导体研究员孙国胜解读了“4H-SiC中的缺陷问题及其评价”报告。其中,孙国胜研究院从对SiC技术优势与发展现、4H-SiC外延层中缺陷及其评价、Growth Pits及其对器件影响、Step Bunching及其对器件影响及天域公司4H-SiC外延进展进行详细介绍。他表示,SiC材料的特性优于Si意味着Si元件通过变更设计无法实现的性能可以靠SiC来实现。三垦电气曾预测将在2020年缺陷密度由现在的2cm-2,降低到 0.2cm-2 以下,在性能方面SiC可比Si更占优势。
但成本问题一直是制约SiC技术应用的关键因素。措施是(1)Wafer Size: 增大晶片直径,直接降低成本;(2)Defect Density: 减少缺陷密度,提高器件成品率,降低成本。例如,松下只是将日本的马达效率提高1%,减少的电量就相当于一座中型核电站的发电量,其应用优势及前景可期。
中车株洲所博士 陈彦
广东天域半导体研究员孙国胜
成都电子科技大学张有润博士
下午,来自成都电子科技大学张有润副教授带来了“电荷调制技术在高压sic功率器件中的应用”主题报告;他从碳化硅功率器件概述开始讲起,对电荷调制技术的应用及电子科技大学近年来的工作进行详细介绍。来自中科院微电子所许恒宇副研究员则分享了“碳化硅功率器件新进展及其在智能电网上的应用”报告;中电集团13所房玉龙博士带来了“13所SiC衬底外延技术进展”;
中电集团55所黄润华博士
山东大学陈秀芳教授分享“SiC单晶研究进展”主题报告
中科院半导体所张峰研究员分享“SiC二维电子气探索与研究”主题报告
中科院微电子所许恒宇副研究员分享“碳化硅功率器件新进展及其在智能电网上的应用”报告
中电集团13所房玉龙博士分享“13所SiC衬底外延技术进展”主题报告
中电集团55所黄润华博士
中电集团55所黄润华博士带来了“55所碳化硅电力电子器件技术开发最新进展”;他主要从背景介绍、国际发展现状及趋势及55所研究进展和下一步工作进行阐述。对于国际发展现状及趋势,他表示,目前多国制定技术推进计划,其中,美国:2014年,投资1.4亿美元组建“下一代电力电子国家制造创新研究中心”,推进宽禁带器件的技术创新和产业发展,以全面替代庞大的硅基电力电子产业;欧洲:宽禁带半导体电力电子推进计划,电动汽车、电网现代化;日本设立“国家碳化硅项目”,推动其在电动汽车、轨道交通、智能电网应用。
黄润华博士还指出,目前产业已初具规模,市场爆发式增长。2014年SiC分立器件和模块销售均超过1亿美元,高端应用将全面替代硅器件,2020年达10亿美元。目前生产技术基于4英寸工艺;随着市场规模的不断增长、衬底技术日益成熟,正在升级到6英寸。20多家公司批量销售SiC肖特基二极管系列产品;产品发展到第五代,采用MPS、薄片、沟槽等技术;在不断提升性价比的同时,应用可靠性显著提升。
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黄润华博士还指出,目前产业已初具规模,市场爆发式增长。2014年SiC分立器件和模块销售均超过1亿美元,高端应用将全面替代硅器件,2020年达10亿美元。目前生产技术基于4英寸工艺;随着市场规模的不断增长、衬底技术日益成熟,正在升级到6英寸。20多家公司批量销售SiC肖特基二极管系列产品;产品发展到第五代,采用MPS、薄片、沟槽等技术;在不断提升性价比的同时,应用可靠性显著提升。
山东大学陈秀芳教授分享“SiC单晶研究进展”主题报告
山东大学陈秀芳教授分享了“SiC单晶研究进展”主题报告,她从的SiC 基本特性与结构,N型单晶生长、缺陷、电学性质及最新进展详细讲解。西安电子科技大学-宋庆文副教授带来了“碳化硅厚膜少子寿命提升技术的探讨”主题报告,他主要从,SiC超高压器件(>10kV)研究现状,存在的主要问题,少子寿命增强技术主要思路及西电碳化硅双极器件方面研究进展进行主题剖析。
西安电子科技大学-宋庆文副教授作“碳化硅厚膜少子寿命提升技术的探讨”主题报告
中科院半导体所张峰研究员分享“SiC二维电子气探索与研究”主题报告
中科院半导体所张峰研究员分享了“SiC二维电子气探索与研究”主题报告。他分别从SiC材料与器件研究意义、SiC二维电子气研究、SiC 铁电压电器件研究进行介绍。他表示,对于SiC二维电子气探索与研究其中SiC异质界面调控是关键,3C-SiC与AlN生长质量尤其重要,这也是提升载流子迁移率的一条途径。
最后,在多个要点问题中讨论中结束了一天的学术沙龙。
部分参会嘉宾留影