你身邊的第三代半導體

你身邊的第三代半導體的圖1

一、什么是半導體


說到半導體,你想到什么?

可能很多人第一反應都是收音機。

為什么在我國很多地方“半導體”成了“收音機”的代名詞呢?那是因為半導體晶體管的第一個商業化產品就是半導體收音機。原來收音機在剛出現的時候是用的真空管,后來半導體晶體管出現了,而半導體所制作的第一個商品就是收音機,所以半導體也就成了半導體收音機的代稱了。同時也是為了區分真空管收音機和半導體收音機。

你身邊的第三代半導體的圖2

半導體是指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料,是收音機等電子產品中使用的零件的制造材料,比如制造二極管、三極管甚至集成電路塊都要用到半導體材料。半導體材料以及深入人們生產生活的方方面面,在集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明、大功率電源轉換等領域都有應用。


二、第三代半導體


無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。大部分的電子產品,如計算機、移動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關聯。

常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,硅是各種半導體材料應用中最具有影響力的一種。我們今天要講的主要是第三代半導體。

第三代半導體指的是碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化物半導體(如氧化鋅ZnO)、III族氮化物(如氮化鋁AlN)、金剛石半導體等寬禁帶半導體材料。

相較于第一代半導體材料(硅、鍺)與第二代半導體材料(砷化鎵、磷化銦),第三代半導體的內部結構穩定,具有高溫穩定性、高功率、抗高壓、高頻及抗輻射等優勢,能夠滿足5G通信、快充、新能源汽車主控電路等新興領域的需求。第三代半導體的研究開發正呈現出日新月異的發展勢態,GaN基光電器件中,藍色發光二極管LED率先實現商品化生產成功開發藍光LED和LD之后,科研方向轉移到GaN紫外光探測器上GaN材料在微波功率方面也有相當大的應用市場。此外,氮化鎵半導體開關被譽為半導體芯片設計上一個新的里程碑。

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三、你身邊的第三代半導體有哪些


可能對普通老百姓來說,第三代半導體是高科技,是平時接觸不到的產品。但是不管再高精尖的產品,都需要做應用落地。

目前第三代半導體材料的應用場景大家日常用的比較多的是手機快速充電技術,市面上有很多新型的充電器,可以在半小時內將手機的電充滿,之前充電要兩三個小時,這就好比乘飛機和汽車自駕去同個地方旅游的區別。今天,基于 GaN 器件的快充已在消費電子市場站穩腳跟,在更小的體積下,GaN 器件讓手機快充的效率達到了驚人的65W。

你身邊的第三代半導體的圖4

第三代半導體還有一個重要的應用場景就是手機5G網絡,5G作為一種新型移動通信網絡,不僅可以解決人與人之間通信,提供增強現實、虛擬現實、超高清(3D)視頻等更加身臨其境的極致業務體驗,還會解決人與物、物與物通信問題,滿足移動醫療、車聯網、智能家居、工業控制、環境監測等物聯網應用需求需求。最終,5G將滲透到經濟社會的各行業各領域,成為支撐經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型的關鍵新型基礎設施。截至今年4月底,我國已建成超過161.5萬座5G基站,平均萬人擁有基站數超過11.4座。

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此外,在汽車行業,尤其是新能源汽車領域,以碳化硅為代表的第三代半導體材料也蘊含廣闊的市場空間,碳化硅器件因其高熱導性、高擊穿電場強度及高電流密度,基于碳化硅材料的半導體器件可應用于新能源汽車的主驅逆變器、OBC(車載充電機)、車載電源轉換器和大功率充電設備中。

新型半導體材料表現為其結構穩定,擁有卓越的電學特性,而且成本低廉,可被用于制造現代電子設備中廣泛使用。但是我國與其他技術領先的國家相比在這方面還有著很大一部分的差距,通常會表現在對一些基本儀器的制作和加工上,中國作為世界最大的半導體消費市場,卻有超過七成都需要進口。

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近幾年來,國家很多的部門組織了各個方面的群體,共同努力去研制更加高水平的半導體材料。這樣才能夠在很大程度上適應我國工業化的進步和發展,為我國社會進步提供更強大的動力。

北京國聯萬眾半導體科技有限公司(以下簡稱“國聯萬眾”)就是由首都科技集團有限責任公司、北京順義科技創新集團有限公司、中國電子科技集團第十三研究所等企業共同出資建設的第三代半導體材料及應用聯合創新基地的建設平臺公司。

由國聯萬眾負責運營的第三代半導體聯合創新創業孵化中心,聚焦第三代半導體技術和產業,主要圍繞以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等寬禁帶化合物為代表的第三代半導體器件和模塊的技術應用,打造從裝備-材料-器件-模塊-應用的完整產業鏈,孵化領域包括節能照明、第五代移動通信(5G)、電動汽車、智能電網、軌道交通、新能源、智能制造、雷達探測、消費類電子等產業。中心集成了開放式的公共研發平臺以及中試技術平臺,并吸收了第三代半導體產業技術創新戰略聯盟廣大成員企業參加,有利于通過孵化中心建設集成多方面創新要素,形成從應用需求出發、全鏈條部署、一體化實施的創新與創業體系。

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國聯萬眾還成立國際第三代半導體眾聯空間(以下簡稱“眾聯空間”),眾聯空間以培育和孵化光電子、電力電子、微波射頻產業領域的優秀項目團隊和中小型科技企業為目標,自成立之日起,圍繞產業鏈部署創新鏈,圍繞創新鏈配置資源鏈,圍繞資源鏈搭建生產鏈,打造北京市順義區第三代半導體創新產業集聚區,構建集技術創新、產業發展和人才匯聚于一體的第三代半導體產業技術研發、科技成果轉化和創新創業服務平臺,促進第三代半導體產業化進程。

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