搶占研發(fā)制高點(diǎn)，半導(dǎo)體新材料有望彎道超車

4月17—18日，第十五屆中國(guó)電子信息技術(shù)年會(huì)在重慶兩江新區(qū)舉行，在18日舉行的年會(huì)主論壇上，多位院士向在場(chǎng)的2000余名觀眾分享了未來(lái)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的亮點(diǎn)、趨勢(shì)，其中半導(dǎo)體新材料成為不少與會(huì)專家重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

寬禁帶半導(dǎo)體已大規(guī)模應(yīng)用

在中國(guó)加速推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和的背景下，能大幅降低電力傳輸中能源消耗的寬禁帶半導(dǎo)體正成為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)研究的重點(diǎn)。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電子學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、西安電子科技大學(xué)教授郝躍稱，目前寬禁帶半導(dǎo)體已經(jīng)在汽車、健康等領(lǐng)域得到了大規(guī)模應(yīng)用。例如，在汽車領(lǐng)域，運(yùn)用寬禁帶半導(dǎo)體之后，電動(dòng)汽車可在同樣電力驅(qū)動(dòng)下行駛更長(zhǎng)的里程。

郝躍還預(yù)測(cè)，6G通信2030年或?qū)?huì)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，未來(lái)寬禁帶半導(dǎo)體將釋放巨大市場(chǎng)潛力和強(qiáng)大發(fā)展動(dòng)力。

為進(jìn)一步占領(lǐng)寬禁帶半導(dǎo)體研發(fā)的制高點(diǎn)，中國(guó)還在2020年成立了寬禁帶半導(dǎo)體器件與集成電路國(guó)家工程研究中心，目前已經(jīng)在氮化鎵半導(dǎo)體設(shè)備、氮化鎵毫米波功率器件等多個(gè)領(lǐng)域取得了技術(shù)突破。

“中國(guó)已經(jīng)提出了‘3060碳排放目標(biāo)’，也讓寬禁帶半導(dǎo)體有了更加廣闊的前景。當(dāng)然我們還需要不斷努力，在電力總量攀升的同時(shí)降低傳輸過程中的消耗，推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。”郝躍說。

碳基技術(shù)有望取代硅基技術(shù)

中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授彭練矛表示，隨著芯片制造工藝逼近2納米，硅基芯片材料的潛力已基本被挖掘殆盡，無(wú)法滿足行業(yè)未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展的需要，啟用新材料是公認(rèn)的從根本上解決芯片性能問題的出路。

彭練矛指出，碳納米管擁有完美的結(jié)構(gòu)、超薄的導(dǎo)電通道、極高的載流子遷移率和穩(wěn)定性，未來(lái)有望取代傳統(tǒng)的硅基集成電路技術(shù)。面向后摩爾時(shí)代，中國(guó)現(xiàn)已基本解決碳納米管面臨的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了整套的碳納米管集成電路和光電器件制備技術(shù)，同時(shí)也在碳納米管的無(wú)摻雜技術(shù)研究方面取得重大突破，使得我國(guó)在碳基芯片的基礎(chǔ)研究方面邁入全球發(fā)展前列。

暢想未來(lái)，彭練矛認(rèn)為碳基技術(shù)有望全方位影響現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局。我國(guó)應(yīng)抓住這一歷史機(jī)遇，從材料開始，總結(jié)過往經(jīng)驗(yàn)，通過發(fā)展碳基芯片，實(shí)現(xiàn)中國(guó)芯片的彎道超車。現(xiàn)有研究已證明，碳基集成電路擁有超越硅基的潛力，亟待解決的則是產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的工程性問題，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的落地與實(shí)用化。