第三代半导体|沈波:第三代半导体产业面临挑战产业链|挑战|研发

当前，我国第三代半导体技术和产业发展主要面临三大挑战：一是国际政治和经济环境急剧变化，技术封锁危险加剧；二是产业卡脖子问题亟待解决；三是国际上已进入产业化快速发展阶段，我国核心材料芯片产业化能力亟待突破。
第三代半导体也称宽禁带半导体，包括氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等，有着突出的光电特性。第三代半导体是全球技术竞争的关键领域之一。美日欧等发达国家和地区都启动了相关计划，加强对第三代半导体技术研究和产业布局，我国也高度重视第三代半导体技术和产业研发。
第三代半导体主要应用的三大领域分别是光电子器件，如半导体照明、激光显示等；射频电子器件，如移动通信基站、卫星通讯等；功率电子器件，如新能源汽车、智能电网、高速轨道交通等。我国新基建七大产业方向，如5G基站、新能源汽车充电桩、轨道交通等，都离不开第三代半导体。
【第三代半导体|沈波:第三代半导体产业面临挑战】第三代半导体产业链主要包括衬底、外延、设计、芯片、封测、应用等环节。其中，衬底、外延、芯片三个环节技术含量更加密集，是投资和创新的重点。
以SiC衬底为例，目前已有10多所高校、科研院所和几十家企业活跃在国内SiC单晶衬底领域，先后攻克了单晶尺寸、电阻率、晶型、单晶炉等一系列核心技术， 4英寸导电型和半绝缘SiC衬底已大规模量产和应用， 6英寸导电型衬底已大规模产业化。但目前在缺陷控制、衬底尺寸、面型控制等方面的研发和产业化水平，与国外仍有差距。
经过20多年的高速发展，我国第三代半导体主要研发机构已具备全创新链研发能力，国内第三代半导体主要企业已基本形成全产业链，产业规模达到世界第一，但高端产品特别是电子器件领域与国外差距还较大，部分高端产品还是空白。
当前，围绕第三代半导体材料与器件，将重点进行7个方面的技术攻关，包括SiC基电力电子材料与器件、GaN基高效功率电子材料与器件、宽禁带半导体射频电子材料与器件、宽禁带半导体光电子材料与器件、宽禁带半导体深紫外光电材料与器件、第三代半导体新功能材料和器件、宽禁带半导体衬底材料与配套材料。
我国十四五期间发展第三代半导体的总体目标是从实现有无到解决能用和卡脖子问题，实现第三代半导体全产业链能力和水平提升。具体来说，要突破第三代半导体功率电子材料及器件产业化技术，推动新一代电力电子技术革命，实现在高速列车、新能源汽车、工业电机等领域的规模应用；开展万伏千安级SiC功率器件技术应用示范，引领国际特高压输变电和清洁能源并网技术发展；解决移动通信行业GaN基射频芯片基本依赖进口的卡脖子问题，突破Micro-LED、深紫外光源等光电芯片产业化技术，促进在健康医疗、公共安全、新型显示等行业形成新兴产业。