半导体是现代电子信息技术的核心材料,其性能和发展水平直接影响着整个产业链的竞争力和创新能力。随着科技的进步和社会的需求,半导体材料也在不断地演化和升级,从第一代的锗、硅,到第二代的砷化镓、磷化铟等,再到第三代的碳化硅、氮化镓等,每一代半导体都有其独特的优势和应用领域。而在当前,第四代半导体——超宽禁带半导体正引起了全球科学家和工程师的广泛关注和研究。
超宽禁带半导体是指禁带宽度大于3.5eV的半导体材料,具有高耐压、高温、高频、高效、低噪声等优异特性,可用于制造高性能的功率器件、光电器件、微波器件等,广泛应用于新能源汽车、智能电网、航空航天、雷达通信、生物医疗等领域。其中,氧化镓是一种新型超宽禁带半导体材料,是被国际普遍关注并认可已开启产业化的第四代半导体材料。氧化镓的禁带宽度达到4.9eV,高于碳化硅的3.25eV和氮化镓的3.4eV,具有极高的击穿电场强度和载流子饱和漂移速度。这意味着氧化镓可以在更小的尺寸下承受更高的电压和电流,从而实现更高效率和更低损耗的功率转换。此外,氧化镓还具有良好的热稳定性和辐射耐受性,可以在高温、高辐射等恶劣环境下工作。
第四代半导体是指以氧化镓和锑化物为代表的半导体材料,它们具有超宽带隙(UWBG)或超窄带隙(UNBG)的特性,相比于其他半导体材料,它们有着尺寸更小、能耗更低、功能更强的优势。
氧化镓技术的原理是利用氧化镓作为半导体材料,制造出具有超宽带隙(UWBG)的电子器件。带隙是指半导体中导带和价带之间的能量差,它决定了半导体的电学和光学性质。氧化镓的带隙高达.8eV,远高于其他常见的半导体材料,如硅(1.1eV)、氮化镓(3.4eV)和碳化硅(3.3eV)。这意味着氧化镓可以承受更高的电压、温度和辐射,同时具有更低的漏电流和开关损耗。
氧化镓技术的优势是在电力电子、光电子、微波射频、量子计算等领域展现出了超越其他半导体材料的性能和功能。例如,在电力电子领域,氧化镓可以制造出高效率、高可靠性、高功率密度的功率器件,如二极管、晶闸管、场效应晶体管等,用于电网、新能源、智能交通等应用。在光电子领域,氧化镓可以制造出具有高亮度、高稳定性、高色纯度的深紫外发光二极管(LED),用于水处理、空气净化、生物医疗等应用。在微波射频领域,氧化镓可以制造出具有高频率、高功率、低噪声的微波器件,用于雷达、通信、导航等应用。在量子计算领域,氧化镓可以制造出具有长寿命、高灵敏度、低噪声的量子比特,用于实现超强大的计算能力。
氧化镓技术的行业前景是非常广阔和光明的,因为它可以满足未来社会对节能、环保、智能等方面的需求和挑战。据预测,到2025年,全球第四代半导体市场规模将达到100亿美元,其中氧化镓将占据主导地位。目前,日本在氧化镓(Ga2O3)技术方面处于领先地位,已经实现了6英寸的大规模生产。中国也在积极推进氧化镓(Ga2O3)技术的研发和产业化,有望实现弯道超车。
中国第四代半导体相关公司和项目进展情况简介如下:
◆中国在第四代半导体领域的投资和支持力度非常大,2020年,中国半导体企业通过一级和二级市场获得的资金达到了2276亿元人民币(约352亿美元),比2019年增长了407%。其中,第四代半导体企业获得的资金占比超过10%。
◆中国在第四代半导体领域的主要企业包括:中芯国际、华虹半导体、紫光集团、中微公司、北方华创、中科院微电子所等。这些企业涵盖了第四代半导体的设计、制造、封装、测试等环节,形成了一个完整的产业链。
◆中国在第四代半导体领域的主要项目包括:国家重点研发计划“第四代半导体材料与器件”专项、国家自然科学基金委“第四代半导体材料与器件”重点项目、国家重大科技专项“超宽带隙氧化镓功率器件及应用”项目等。这些项目旨在推动第四代半导体材料与器件的基础研究和应用开发,提高中国在该领域的国际竞争力。
自强自立
还是被人家卡脖子,有毛用。不反思为啥留不住人才,这事还是被卡脖子。