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   科技导报
2021年 39卷 14期
刊出日期:2021-07-28

卷首语
封面图片说明
研究论文
综述
科学共同体要闻
智库观点
科技人文
科技评论
专题:第三代半导体的创新发展
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封面图片说明:三代半导体材料发展历程 Hot!

科技导报. 2021, 39 (14): 0-0.
全文: HTMLnew PDF  (2301 KB)  ( 31 )
摘要 ( 28 )
第一代半导体材料:主要指硅(Si)、锗(Ge)元素半导体材料
兴起时间:20世纪50年代
性能特点:取代了笨重的电子管,促进了集成电路的产生。
主要应用:低压、低频、中功率晶体管、光电探测器。
卷首语

第三代半导体迎来新发展机遇

郑有炓
科技导报. 2021, 39 (14): 1-2.
全文: HTMLnew PDF  (619 KB)  ( 251 )
摘要 ( 58 )
半导体材料是信息技术的核心基础材料,一代材料、一代技术、一代产业,半个多世纪来从基础技术层面支撑了信息技术翻天覆地的变化,推动了电子信息科技产业可持续蓬勃发展。
科学共同体要闻

中国科协党组理论学习中心组专题学习习近平总书记“七一”重要讲话精神

中国科协机关党委、调研宣传部
科技导报. 2021, 39 (14): 7-8.
全文: HTMLnew PDF  (1593 KB)  ( 45 )
摘要 ( 19 )
7月16日,中国科协召开党组理论学习中心组第六次集体学习扩大会议,深入学习领会习近平总书记在庆祝中国共产党成立100周年大会上的重要讲话精神,结合学习贯彻总书记在两院院士大会、中国科协十大上的重要讲话精神,研究贯彻落实的思路和举措。

怀进鹏在西宁市调研“科创中国”试点城市建设情况

青海省科协
科技导报. 2021, 39 (14): 8-8.
全文: HTMLnew PDF  (837 KB)  ( 4 )
摘要 ( 22 )
7月12日下午,中国科协党组书记、常务副主席、书记处第一书记怀进鹏带队在青海省西宁市调研“科创中国”试点城市建设情况。

第十四届国际数学教育大会在上海召开

中国科协国际联络部
科技导报. 2021, 39 (14): 9-9.
全文: HTMLnew PDF  (731 KB)  ( 11 )
摘要 ( 20 )
7月12日,第十四届国际数学教育大会在上海召开,是国际数学教育大会自1969年发起以来首次由中国举办,来自全球129个国家和地区的2200多位数学教育学者通过线上线下相结合方式参会。

中国科协2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题终选会在北京召开

中国科协学会学术部
科技导报. 2021, 39 (14): 9-9.
全文: HTMLnew PDF  (731 KB)  ( 8 )
摘要 ( 14 )
7月12日,由中国科协主办的2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题终选会在北京举行。
智库观点

基于市场机制深化生态保护补偿制度的改革思路

席皛, 袁国华, 贾立斌
科技导报. 2021, 39 (14): 10-19. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.001
全文: HTMLnew PDF  (995 KB)  ( 33 )
摘要 ( 73 )
当前,中国以财政资金为主的生态保护补偿工作面临巨大挑战。基于市场机制重构中国生态保护补偿制度体系,对生态保护及生态文明建设意义重大。在阐明生态保护、生态修复及生态补偿概念界限与关联的基础上,提出健全完善以“破坏者补偿、保护者得利、受益者付费”为原则,以生态空间净生收益为目标,对社会经济建设占用破坏的生态空间进行补偿,对生态保护各类行为进行奖励的基本生态补偿制度;优化财政出资的权益型补偿制度及健全资源收益型补偿制度,以建立具有可持续性的市场化、多元化生态保护补偿制度体系。
专题:第三代半导体的创新发展

第三代半导体产业发展与趋势展望

吴玲, 赵璐冰
科技导报. 2021, 39 (14): 20-29. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.002
全文: HTMLnew PDF  (672 KB)  ( 644 )
摘要 ( 66 )
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。

紫外LED研究进展

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. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.003
全文: HTMLnew PDF  (3111 KB)  ( 381 )
摘要 ( 47 )
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。

第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状

蔡蔚, 孙东阳, 周铭浩, 郭庆波, 高晗璎
科技导报. 2021, 39 (14): 42-55. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.004
全文: HTMLnew PDF  (4161 KB)  ( 837 )
摘要 ( 75 )
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。

高压大功率碳化硅电力电子器件研制进展

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. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.005
全文: HTMLnew PDF  (2647 KB)  ( 172 )
摘要 ( 50 )
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。

4H-SiC功率肖特基二极管可靠性研究进展

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. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.006
全文: HTMLnew PDF  (3454 KB)  ( 89 )
摘要 ( 47 )
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。

第三代半导体辐射探测器研究进展

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. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.007
全文: HTMLnew PDF  (1806 KB)  ( 402 )
摘要 ( 56 )
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。

扬帆芯未来,助力新基建,大力推进第三代半导体制造装备国产化

王志越, 巩小亮, 付丙磊
科技导报. 2021, 39 (14): 83-91. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.008
全文: HTMLnew PDF  (2816 KB)  ( 640 )
摘要 ( 55 )
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。
综述

人类微生物组发展态势及建议

施慧琳, 孙学会, 许丽, 徐萍, 王玥
科技导报. 2021, 39 (14): 92-99. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.009
全文: HTMLnew PDF  (656 KB)  ( 32 )
摘要 ( 40 )
近年来,基因组测序与分析技术的进步推动了人类微生物组研究的发展,进一步解析人体微生物组与全生命周期健康、疾病的发生发展、营养/药物功效发挥的关系,并由此带来健康与医疗理念的变革。通过全面分析全球人类微生物组发展趋势,发现当前人类微生物组参考序列解析仍处于起步阶段,由“普查”人类微生物组的构成与分布逐步扩展到解析特定人群的微生物组。随着研究的深入,人类微生物组功能的因果机制解析逐渐成为研究重点,基于人类微生物组重构进行健康干预受到更多关注。中国已经开展了大量人类微生物组基础研究,在粪菌移植等特定应用方向取得了一定的进展,但仍面临缺少对大规模人群样本的长期跟踪分析、研究系统性需进一步加强、高价值微生物组重构产品自主创新能力不足、产品开发存在监管漏洞等问题。提出了推动中国人类微生物组发展的政策建议。

仿植被高光谱伪装材料技术研究进展

祖梅, 鄢峰, 程海峰, 刘东青, 陈晨, 李铭洋
科技导报. 2021, 39 (14): 100-106. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.010
全文: HTMLnew PDF  (2233 KB)  ( 91 )
摘要 ( 57 )
近年来高光谱成像技术迅速发展,在军事领域应用十分广泛,这既为军事侦察带来了巨大机遇,也为军事伪装带来了前所未有的挑战。分析了高光谱成像探测技术对伪装隐身技术产生的威胁以及传统高光谱伪装材料与技术面临的巨大困境,分别从植物伪装技术、基于无机颜料的仿生伪装、基于叶绿素的仿生伪装等材料体系阐述了模拟植被背景的高光谱伪装材料与技术研究现状,指出现有高光谱伪装材料与技术中仿生伪装技术存在仿生材料无法精准模拟绿色植被的特征吸收峰、稳定性及耐久性较差、材料整体厚度大,难以实现实际的大规模应用等弊端,在此基础上提出基于活体生物的“生态伪装”技术伪装对策,指出改进“仿生伪装”技术和优化“生态伪装”技术为高光谱伪装材料与技术的未来发展方向和趋势。
研究论文

科学技术与社会(STS)研究热点和发展趋势之管窥——基于质性数据分析的4S年会2016—2020年综述

柳堤, 李政, 任福君, 李正风
科技导报. 2021, 39 (14): 107-118. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.011
全文: HTMLnew PDF  (2443 KB)  ( 63 )
摘要 ( 56 )
回顾了国内4S年会综述和STS研究综述文献,以4S年会会议资料和中国科协创新战略研究院的参会报告为研究资料,运用质性数据分析方法对年会主题、分论坛议题和演讲摘要进行了统计研究,分析了STS研究热点和发展趋势,评述了2016—2020年4S年会概况,验证了STS全球发展趋势和议题扩散态势,并对国内STS研究与参加4S年会提出了问题和建议。研究得出,当前STS研究热点围绕数据、知识、创新、公众和政策,未来STS研究发展的一个主要方向是面向科学技术与工程中的具体问题提出公共政策建议和历史案例借鉴。

寻求“塔勒布超越”:常态化疫情防控与科技型企业可持续成长——来自南京1907家高新技术企业的经验证据

罗利华, 高永, 郑倩, 杨艳梅
科技导报. 2021, 39 (14): 119-128. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.012
全文: HTMLnew PDF  (892 KB)  ( 91 )
摘要 ( 34 )
如何在疫情冲击下保持成长韧性,并从危机中寻求弯道超越,成为后疫情时代科技型企业可持续、高质量发展的重要议题。选取南京1907家高新技术企业,从常态化疫情防控对科技型企业的影响程度、现实困境及政策诉求等多视角对重大突发卫生事件的现实和潜在影响进行了全面梳理和深层次分析。调研结果表明:(1)52.44%的科技型企业明显受到影响,营收业绩下滑是主要挑战,新产品开发成为创新活动最大壁垒;(2)经营上,科技型企业销售经营招人难、用人贵成为首要制约因素,财务风险普遍较高。研发上,存在科技人才贵、引进人才难,数字化智能化转型的自救措施尚未受到足够重视以及创新产品推广的市场开拓成本高昂等困境;(3)常态化疫情防控下科技型企业的政策诉求在于政府扶持政策作用的充分释放还存在缓冲期,91.14%的企业希望加大研发费用补贴。提出建议,常态化疫情精准防控过程中还应创新科技型企业培育和引才方式,加强产学研合作和技术攻关;相应地,构建高新技术领域动态监测和科技风险预警体系,强化科技安全;同时,科技体制机制改革需要加快数字政府和科技创新环境建设,推动科技创新治理体系和治理能力现代化。

网络游戏在疫情防控中的作用及意义:基于疫情期间在线交互数据的实证分析

钱学胜, 胡安安, 戴伟辉, 凌鸿
科技导报. 2021, 39 (14): 129-143. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.013
全文: HTMLnew PDF  (5392 KB)  ( 151 )
摘要 ( 58 )
基于平行系统理论和多空间智能分析方法,围绕网络虚拟空间、现实物理空间、社会心理空间三者间的作用关系,提出疫情防控大数据分析框架,并使用真实在线交互数据,从预测疫情发展、反馈复产复工情况、影响群体疫情认知3个方面进行了实证分析。研究发现,网络游戏交互数据可以在一定程度上预测疫情的暴发和演进情况,能够较为准确地还原社会复产复工情况,可以有效改善社会群体对于疫情的认知。以网络游戏为代表的网络交互数据能够有效填补疫情防控工作中存在的“触达盲区”和传统大数据资源的应用局限,帮助政府和社会丰富疫情防控应对机制,对于构建更加完备的社会治理体系具有积极的作用。

基于SLAF-seq玉米高密度遗传连锁图谱构建与株型性状QTL定位

薛春雷, 吴慧, 逯晓萍, 韩平安, 孙峰成, 张来厚
科技导报. 2021, 39 (14): 144-154. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.014
全文: HTMLnew PDF  (2605 KB)  ( 37 )
摘要 ( 57 )
株型直接决定生物产量、种植密度与籽粒产量,利用玉米高密度遗传连锁图谱解析株型相关性状的遗传机制,对选育理想株型玉米新品种具有重要意义。本研究利用SLAF-seq技术,依据玉米黄早四参考基因组信息,对昌7-2与PHB1M及其138个F2:3家系高通量测序,开发高密度SNP的遗传图谱,并进行株型相关性状QTL定位。研究结果构建了一张总图距为1354.81 cM,标记间的平均距离为0.32 cM,标记数为4220个SLAF标签(7876个SNP)的高密度遗传图谱。在E1与E2两种密度下,对株高、穗位、叶片数、节间数、平均节间长进行QTL定位,共检测到10个QTL位点,其中,有7个PVE超过了10%。叶片数、穗位、节间数为主效QTL,ADD为负值,叶片数与节间数的减效等位基因来源于PHB1M,穗位的减效等位基因来源于昌7-2。叶片数与节间数在2个密度下均定位在8号染色体上,说明二者之间有着共同的遗传机制。与QTL关联的SLAF标记共有61个,其中,SLFA7305498和SLFA6717271为qLC-2-LG8与qIC-2-LG8共有标记。该研究将为玉米株型相关性状的标记辅助选择提供支撑。
科技评论

从“火”箭到卫星——意中空间科技合作回眸与展望

Laura Baldis, 白青江, 范全林
科技导报. 2021, 39 (14): 155-165. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.015
全文: HTMLnew PDF  (3800 KB)  ( 165 )
摘要 ( 47 )
意大利作为世界重要航天国家和欧洲航天局主要成员国,与中国有着久远的人文与科技交流,为人类探索太空的许多里程碑任务做出了不可忽略的贡献。追溯了意大利悠久的空间科技发展史和诸多亮点,包括中国火药对其“火”箭技术发展的促进作用;归纳了意-中在载人航天、地震空间电磁监测、空间科学卫星等领域开展的重要合作以及系列丰硕的成果;并指出意中科技文化交流源远流长,共同促进了文明的进步,如“西学东渐”等自然和社会科学知识的传播活动等。展望未来,在“一带一路”倡议的推动下,意中携手,可在探索浩瀚宇宙奥秘征程中为人类做出新的贡献。
科技人文

从海蒂·拉玛发明跳频技术看科学想象在技术创新中的作用

杨可鑫, 李斌
科技导报. 2021, 39 (14): 166-172. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2021.14.016
全文: HTMLnew PDF  (1824 KB)  ( 149 )
摘要 ( 57 )
海蒂·拉玛借鉴自动演奏钢琴原理发明了跳频技术,该技术使通信收发双方的传输信号在一组预先指定的频率上按编码序列规定的顺序同步、离散地跳变,从而扩展频谱并实现通信。从创造性思维视角梳理了海蒂·拉玛技术创新的4个步骤:接触扩频、灵感来源、原理设计、原理应用,表明科学想象对于海蒂·拉玛的创新发明起到基础性、关键性的作用;探究了科学想象作为创造性思维的一种非逻辑的表现形式,认为其不仅可为技术创新的“瓶颈”难题提供新思路,还可为技术创新的“解题”活动提供新方案。
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