第三代半導(dǎo)體推動“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)大有可為

小米、傳音等公司紛紛搶占第三代半導(dǎo)體材料應(yīng)用于快充領(lǐng)域的賽道；在資本市場，第三代半導(dǎo)體上下游公司——臺基股份、安泰科技、露笑科技、海特高新等表現(xiàn)活躍。政策層面，有消息稱，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將得到統(tǒng)籌發(fā)展，行業(yè)發(fā)展支持力度也將進(jìn)一步加大，尤其重視第三代半導(dǎo)體。

在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長于坤山等業(yè)內(nèi)專家看來，大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體，尤其對支撐碳達(dá)峰、碳中和意義重大。

第三代半導(dǎo)體即寬禁帶半導(dǎo)體，以碳化硅和氮化鎵為代表，具備高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，是支撐新一代移動通信、新能源汽車、高速軌道列車、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的重點(diǎn)核心材料和電子器件。

中國電動車百人會理事、哈爾濱理工大學(xué)教授蔡蔚分析，第三代半導(dǎo)體功率芯片和器件的固有特性，決定了其在實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)力等新能源發(fā)電、直流特高壓輸電、新能源汽車等電動化交通、工業(yè)電源、民用家電等領(lǐng)域的電能高效轉(zhuǎn)換優(yōu)勢。

“以新能源汽車為代表的陸海空電動化交通和以智能化機(jī)器人、無人飛機(jī)、數(shù)控機(jī)床為代表的新興產(chǎn)業(yè)，迫切需要高頻、高效和耐溫的第三代功率半導(dǎo)體。”蔡蔚說。

國家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院原院長邱宇峰分析，目前電網(wǎng)在新能源發(fā)電以及輸變電環(huán)節(jié)的電力電子設(shè)備中所使用的基本都還是硅基器件，而硅基器件的參數(shù)性能已接近其材料的物理極限，因而無法擔(dān)負(fù)起支撐大規(guī)模清潔能源生產(chǎn)傳輸和消納吸收的重任。

“采用碳化硅材料制成的功率半導(dǎo)體器件，以其高壓高頻高溫高速的優(yōu)良特性，能夠大幅提升支撐清潔能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行所需各類電力電子設(shè)備的能量密度，降低成本造價，增強(qiáng)可靠性和適用性，提高電能轉(zhuǎn)換效率，降低損耗�！鼻裼罘逭f。

如何更好發(fā)展第三代半導(dǎo)體，助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)？

于坤山認(rèn)為，首先要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料、核心芯片和模塊的產(chǎn)業(yè)化，做好產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化布局并通過示范和規(guī)模化應(yīng)用。

具體而言，針對第三代功率半導(dǎo)體器件（碳化硅和氮化鎵兩大材料體系）需求，加速實(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控發(fā)展，包括：盡快實(shí)現(xiàn)高性能6英寸、8英寸碳化硅單晶襯底和外延材料及其功率器件的量產(chǎn)，6英寸、8英寸硅基氮化鎵外延材料及其功率器件的量產(chǎn)，高性能封裝的器件和模塊量產(chǎn)，單晶襯底生長、加工、芯片工藝、封裝、測試等核心檢測儀器和裝備的國產(chǎn)化。

此外，于坤山建議，在鼓勵地方政府和社會資本積極參與第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化的同時，要考慮到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自身存在的高風(fēng)險、高投入、高技術(shù)門檻、長周期等特點(diǎn)，有序推進(jìn)產(chǎn)業(yè)布局。

“在具有良好半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、資金實(shí)力雄厚、人才儲備豐富的地區(qū)，以產(chǎn)業(yè)鏈聚集的方式率先布局上游和中游產(chǎn)業(yè)，以期快速實(shí)現(xiàn)核心材料和芯片的產(chǎn)業(yè)化，之后以成熟的團(tuán)隊(duì)和企業(yè)為核心，在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行量產(chǎn)和擴(kuò)產(chǎn)，最后將第三代半導(dǎo)體的成熟技術(shù)和產(chǎn)品推廣應(yīng)用到各行各業(yè)。”于坤山說。

蔡蔚也強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，從襯底、外延、芯片到封裝、控制器設(shè)計制造以及應(yīng)用等各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全壽命周期的低碳甚至零碳戰(zhàn)略�！霸�材料、芯片和器件自主可控是第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的基石，也是全產(chǎn)業(yè)鏈落實(shí)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的保障�！彼�說。

在此基礎(chǔ)上，邱宇峰建議，要促進(jìn)研發(fā)與應(yīng)用的結(jié)合，在下游新能源汽車、光伏逆變器、充電樁、數(shù)據(jù)中心、智能化工廠、白色家電、消費(fèi)類電子、物流、能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域開展應(yīng)用示范。通過應(yīng)用示范，幫助設(shè)備制造企業(yè)熟悉掌握第三代半導(dǎo)體器件，加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品迭代，盡快打開市場應(yīng)用需求通道，使產(chǎn)品加速成熟。

責(zé)任編輯：任九