專家建議加快寬禁帶與超寬禁帶半導體器件發展

　　 “生產集成電路所需要的硅材料已趨近完美，但是未來還有什么材料可以替代硅，這是業界急切希望解決的問題”。中國科學院院士、國家自然科學基金委員會信息科學部主任郝躍近日在 “紀念集成電路發明60周年學術會議”上如是說。該會議由中國電子學會、中國科學院信息技術科學部等共同主辦。

　　自1958年杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯先后發明集成電路后，使得大規模集成電路被植入在半導體上，體積小、處理能力和可靠性強、性價比高的集成電路逐漸在軍用、民用的產品市場占據重要地位。集成電路的發展水平也成為衡量一個國家綜合實力的重要標志。

　　但是，我國的集成電路卻主要依賴進口。數據顯示，2017年，我國集成電路進口額1.76萬億元人民幣，遠超過石油和天然氣的1.1萬億元，是最大的進口商品，先進工藝制造用的設備和材料主要還依賴進口，因此，在先進半導體工藝技術方面，我們還要做更多的努力。

　　禁帶寬度是衡量集成電路上的半導體器件的重要指標。禁帶越寬，器件的擊穿電壓就越高，這樣的半導體器件能夠獲得更大的輸出功率。由這些材料制成的寬禁帶或超寬禁帶半導體，其關態特性接近于絕緣材料，在高溫、高壓、高頻、大電流等極端工作條件下優勢明顯，并且損耗小。常見的寬禁帶材料包括氮化鎵、碳化硅等，禁帶寬度超過4個電子伏特的材料被稱為超寬禁帶半導體材料，包括金剛石、氧化鎵、氮化鋁等。

　　與會專家介紹，目前中國應用寬禁帶半導體方面已進行了多種嘗試。2017年中國氮化物半導體照明產業的產值已經突破了5000億；電子器件，尤其是微波毫米波器件已開始用于通訊、雷達、對抗、衛星通信等行業；未來寬禁帶半導體電力電子器件將在新能源汽車、電力轉換等領域有著越來越廣泛的應用。

　　業內人士表示，寬禁帶半導體的發展目前也面臨機遇和挑戰。中國與世界寬禁帶半導體發展水平相比，總體上來看差距已經很小，但在一些基礎研究方面依然進展緩慢，如基礎的材料，以襯底材料為例，我們大尺寸高純碳化硅的生長和加工方面，目前同國外還有一定的距離，而這些材料國外對我們嚴格禁運，必須要我們自己解決這些困難。因此，這就需要我們大學、研究所和產業緊密合作，突破瓶頸，解決這些卡脖子的問題。

　　針對目前寬禁帶半導體產業盲目快速發展的問題。郝躍說：我們剛做LED的時候，一個管子（藍光管）大概一美元，現在同樣性能的管子大概就一兩分錢人民幣，群起而上使行業利潤大幅下降。從某種意義上講，這種發展方式大大降低了芯片的成本，但也導致投入開發高端芯片的資本不足，如高效率大功率的LED芯片領域的技術還主要掌握在國外公司手里；射頻微波以及電力電子領域技術門檻較高，企業盲目投入很可能在未走向市場前就被淘汰。因此，如何高度集中地把我們的資金和智力發力于一個明確的方向上來，這值得我們共同努力。”