“专题:第三代半导体的创新发展” 栏目所有文章列表

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  • 专题:第三代半导体的创新发展
    吴玲, 赵璐冰
    科技导报. 2021, 39(14): 20-29. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.002
    第三代半导体是全球半导体技术研究前沿和新的产业竞争焦点。综述了第三代半导体发展现状、中国对第三代半导体产业的科技支持政策及当前面临的风险和存在的问题。阐述了第三代半导体产业技术创新战略联盟的探索实践,包括推动产学研用创新联合体对接国家重大项目、推动国家级公共平台和产业创新生态建设、制定团体标准并推动相关检测平台建设、通过创新创业服务促进大中小企业融通发展、精准深度国际合作等。针对当前国际形势及中国第三代半导体产业面临的机遇和挑战,提出5点建议:尽快启动国家2030重大项目,通过国家第三代半导体技术创新中心形成合力,瞄准国家重大需求,探索新型举国体制;夯实支撑产业链的公共研发与服务等基础平台;加速推动产业生态环境的完善;组织实施应用示范工程,充分发挥需求端对产业的带动作用;构建科技资本网链,实现国家信用对研发链、产业链和资本链的拉动。
  • 专题:第三代半导体的创新发展
    李晋闽, 闫建昌, 郭亚楠, 任睿, 蔡听松, 王军喜
    科技导报. 2021, 39(14): 30-41. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.003
    氮化物紫外LED的发光波长覆盖210~400 nm的紫外波段,可广泛应用于工业、环境、医疗和生化探测等领域。近年来紫外LED的技术水平发展迅速,器件性能不断提升。由于高Al组分AlGaN材料的固有特性,目前深紫外LED的外量子效率和功率效率仍有大量提升空间。综述了近年来AlGaN基紫外LED的研究进展,阐述了限制其性能的AlGaN外延质量、高Al组分AlGaN材料的掺杂效率、紫外LED量子结构、紫外LED光提取效率及可靠性等核心难题以及取得的重要研究进展。预计到2025年,深紫外LED的量产单芯片光输出功率可突破瓦级,功率效率有望提升至20%以上,寿命达到万小时级别。
  • 专题:第三代半导体的创新发展
    蔡蔚, 孙东阳, 周铭浩, 郭庆波, 高晗璎
    科技导报. 2021, 39(14): 42-55. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.004
    近年来,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体迅猛发展,已成为中国功率电子行业的研发和产业化应用的重点。抓住第三代宽禁带功率半导体的战略机遇期,实现半导体材料、器件、封装模块和系统开发的自主可控,对保障工业创新体系的可持续发展至关重要。在分析第三代宽禁带功率半导体重要战略意义的基础上,综述了其材料、器件研发和产业的发展现状,阐述了碳化硅及氮化镓器件在当前环境下的应用成果,剖析了第三代半导体行业存在的关键问题。建议在国家政策的进一步领导之下,发挥行业协会和产业联盟的桥梁和纽带作用,对衬底材料、外延材料、芯片与器件设计和制造工艺等产业链各环节进行整体支撑,引导各环节间实现资源共享、强强联合,上下游互相拉动和促进,形成一个布局合理、结构完整的产业链。
  • 专题:第三代半导体的创新发展
    柏松, 李士颜, 杨晓磊, 费晨曦, 刘奥, 黄润华, 杨勇
    科技导报. 2021, 39(14): 56-62. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.005
    碳化硅电力电子器件已经成为国内外研究和产业化热点,在一些应用领域正在逐步取代硅基电力电子器件。概述了碳化硅材料和器件的特性,即具有高工作电压、高效率、高工作温度等优势。综述了国际上碳化硅电力电子器件技术的发展现状,其中中低压器件发展已逐渐成熟,高击穿电压器件研究成果展现出由碳化硅材料特性预测的性能优势。展示了宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室在该领域取得的最新技术进展,建立了600~3300 V碳化硅肖特基二极管和MOSFET产品技术,研制出国际先进水平的高压碳化硅MOS-FET和IGBT。
  • 专题:第三代半导体的创新发展
    张玉明, 袁昊, 汤晓燕, 宋庆文, 何艳静, 李东洵, 白志强
    科技导报. 2021, 39(14): 63-68. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.006
    4H-SiC功率器件作为一种宽禁带半导体器件,凭借突出的材料优势具有耐压高、导通电阻低、散热好等优势。近年来随着器件的逐步商用,器件的可靠性问题成为新的研究热点。综述了本课题组近期在4H-SiC功率二极管可靠性方面的研究进展,通过高温存储和高压反偏可靠性问题的研究,分析了器件性能退化机制。通过重复雪崩可靠性问题的研究,提出了一种可有效提升器件抗重复雪崩能力的终端方案。
  • 专题:第三代半导体的创新发展
    梁红伟, 廖传武, 夏晓川, 龙泽, 耿昕蕾, 牛梦臣, 韩中元
    科技导报. 2021, 39(14): 69-82. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.007
    以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、金刚石等为代表的第三代半导体具有大的禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速率、高热导率以及具有高的位移阈能,耐高温、耐辐照能力,在核装置运行监测、空间探测、高能粒子物理探测等领域具有重要的应用潜力。介绍了第三代半导体的相关性质、辐射探测器主要制备方法以及不同类型辐射探测器的研究进展,展望了第三代半导体在辐射探测方面的发展趋势。提出第三代半导体辐射探测器的出现必然会促进核科学、空间探测、粒子及高能物理等方面的研究,对于国家提升核心竞争力具有重要的推动作用。
  • 专题:第三代半导体的创新发展
    王志越, 巩小亮, 付丙磊
    科技导报. 2021, 39(14): 83-91. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.008
    第三代半导体以碳化硅、氮化镓等材料为代表,已经在5G基站、新能源汽车充电桩等新基建领域崭露头角。第三代半导体加工工艺具有高温、高能量、低损伤等特点和要求,决定了其制造装备相对通用半导体制造装备具有独特性。综述了第三代半导体制造装备需求及其国产化现状,提出了相关产业发展建议:以企业为主体,产学研用协同创新;着力装备共性技术,培育自主零部件配套体系;加强创新人才培养,增强产业发展后劲。