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重塑半导体产业格局 碳化硅晶片从“书架”走向“货架”

来源:科技日报    时间:2021-02-03    

  科研和经济联系不紧密问题,是多年来的一大痼疾。如何更好地促进科技成果从“书架”走向“货架”,近年来,各方作出了一系列尝试。

  1月20日,科技日报记者在2020年度科技让生活更美好中国科学院科技成果路演活动上了解到,中国科学院物理研究所科技成果产业落地企业——北京天科合达半导体股份有限公司(以下简称天科合达)致力于碳化硅晶片生产,解决关键核心技术难题,打破国际垄断,成为全球主要碳化硅晶片生产企业之一。

  历时十余年攻克关键技术

  以碳化硅为代表的第三代半导体材料,是继硅材料之后最有前景的半导体材料之一。

  与硅材料相比,以碳化硅晶片为衬底制造的半导体器件具备高功率、耐高压、耐高温、高频、低能耗、抗辐射能力强等优点。其中,以导电型碳化硅晶片为衬底制成的碳化硅功率器件可广泛应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等现代工业领域。

  同时,以半绝缘型碳化硅晶片为衬底制成的射频器件可应用于5G通讯、雷达、卫星等领域,随着5G通讯应用的成熟,半绝缘型碳化硅晶片市场规模呈持续增长趋势。第三代半导体行业是我国新基建的重要组成部分,并有望引发科技变革并重塑国际半导体产业格局。

  “但是,第三代半导体行业技术准入门槛极高,碳化硅晶体生长极其困难,只有少数发达国家掌握碳化硅晶体生长和加工技术。碳化硅晶体国产化,对打破第三代半导体的国外垄断至关重要。”天科合达公司董事会秘书冯四江在演讲中说。

  1999年以来,中国科学院物理研究所的研究团队立足自主研发,历时十余年,从基础研究到应用研究,突破了生长设备到高质量碳化硅晶体生长和加工等关键技术,碳化硅晶体生长和加工覆盖“设备研制—原料合成—晶体生长—晶体切割—晶片加工—清洗检测”的全流程,形成了具有自主知识产权的完整技术路线,实现了碳化硅晶体国产化、产业化,产生了良好的经济和社会效益,推动了我国宽禁带半导体产业的发展。

  科研主力军挺进经济主战场

  当前,碳化硅半导体产业正处于产业爆发期,其中晶圆是发展碳化硅半导体产业的核心材料,关系国家安全和经济、社会发展。

  作为中国科学院物理研究所碳化硅科技成果落地企业,天科合达是国内首家专业从事第三代半导体碳化硅晶片研发、生产和销售的国家级高新技术企业,先后研制出2英寸、3英寸、4英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底,于2014年在国内首次研制出6英寸碳化硅晶片,工艺技术水平处于领先地位。

  为推进我国半导体关键材料生产技术尽快实现自主可控,天科合达总经理杨建带领技术和生产团队于2015年底在北京市大兴区建成了年产6万片碳化硅单晶衬底生产线;2019年底在江苏省徐州市建成了年产4万片碳化硅单晶衬底生产线,实现大尺寸碳化硅衬底产品的规模化供应;2020年8月在北京市大兴区开工建设年产12万片、总投资额9.57亿元的碳化硅单晶生产线,为国产碳化硅材料在功率器件和微波射频器件等领域的应用奠定了基础。

  根据法国市场研究与战略咨询公司Yole Development统计,2019年天科合达的导电型碳化硅晶片的全球市场占有率为4.23%,排名全球第五、国内第一。

  中国科学院副院长、党组成员张涛表示,希望更多的社会资本、企业家共同关注和推动科技成果转化,促进科技成果从“书架”走向“货架”;也呼吁更多的科研主力军挺进国民经济主战场,为经济社会发展提供有力的科技支撑。

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