半導(dǎo)體“卡脖子”的核心技術(shù),第三代半導(dǎo)體材料的研發(fā)與突破!

發(fā)布日期:
2020-08-21

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/程文智)在目前的中美貿(mào)易摩擦下,電子產(chǎn)業(yè)首當(dāng)其沖,特別是芯片產(chǎn)業(yè),據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,現(xiàn)在跟美國(guó)的公司交易,周期一般都特別長(zhǎng),而且基本都需要提前付款和面臨各種各樣的審查。如果是跟華為有交易的話,還要求來自美國(guó)的技術(shù)不能超過25%。這迫使國(guó)內(nèi)很多企業(yè)不得不考慮國(guó)內(nèi)的供應(yīng)鏈企業(yè)提供的產(chǎn)品。


在半導(dǎo)體行業(yè)方面,根據(jù)2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),美國(guó)在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)占有的份額為48%、韓國(guó)為24%、中國(guó)除去外資企業(yè)的市場(chǎng)份額的話,僅占3%左右的市場(chǎng)份額,當(dāng)然這兩年這個(gè)比例可能有所提升。

半導(dǎo)體“卡脖子”的核心技術(shù),第三代半導(dǎo)體材料的研發(fā)與突破!

即便美國(guó)已經(jīng)占了如此多的市場(chǎng)份額,美國(guó)國(guó)防部在今年上半年,還調(diào)整了其12個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)順序,將微電子技術(shù)和5G軍事技術(shù)調(diào)整到了前兩位。在2019年的時(shí)候超高速、飛行器、生物技術(shù)排在前幾位。


西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院副院長(zhǎng)、寬禁帶半導(dǎo)體國(guó)家工程研究中心馬曉華在最近的一個(gè)論壇上分析稱,半導(dǎo)體芯片的博弈是如此的激烈,主要原因是一個(gè)技術(shù)密集型的企業(yè),不管從材料、制造以及裝備,甚至包括它的管理和運(yùn)營(yíng)都是非常專業(yè)的一個(gè)體系,基本上涵蓋了所有技術(shù),走在最先進(jìn)的前沿。


根據(jù)整個(gè)集成電路發(fā)展規(guī)律,半導(dǎo)體進(jìn)行已經(jīng)進(jìn)入了5納米的技術(shù)節(jié)點(diǎn),從常規(guī)的二維的器件向三維器件發(fā)展。技術(shù)節(jié)點(diǎn)的發(fā)展,帶來了一個(gè)很大的挑戰(zhàn),就是整個(gè)加工的能力逐漸集中到極少數(shù)的企業(yè)。


對(duì)于美國(guó)來說,這幾年他最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是大量的研發(fā)投入,去年整個(gè)半導(dǎo)體收入有2260多億美元,有17%的研發(fā)投入。正是因?yàn)槊绹?guó)的高投入,使得它能在半導(dǎo)體領(lǐng)域長(zhǎng)期處于領(lǐng)導(dǎo)地位。不過這幾年來,中國(guó)也開始加大了半導(dǎo)體基礎(chǔ)方面的投入,這也是我們目前發(fā)展迅速的一個(gè)主要原因。

半導(dǎo)體“卡脖子”的核心技術(shù),第三代半導(dǎo)體材料的研發(fā)與突破!

集成電路芯片技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),除了常規(guī)的硅基,沿著制程不斷縮小,實(shí)際上還有幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì),從材料、器件和功能方面的高度融合,包括提供MEMS技術(shù)以及新型材料石墨烯的技術(shù)、光電以及通信一體化的芯片技術(shù),甚至包括生物、傳感、有源無源、功率射頻如何融入一體的發(fā)展。所以未來的發(fā)展除了沿著摩爾定律制程的縮小以外,還有就是多功能的發(fā)展,以及個(gè)性化從新材料重新發(fā)展的體系。


在材料方面,除了硅基,第三代寬禁帶半導(dǎo)體是這幾年的熱門技術(shù),我國(guó)除了在硅基方面進(jìn)行追趕外,在第三代半導(dǎo)體方面也做了很多投入,有了不少的創(chuàng)新研究。


其實(shí),寬禁帶半導(dǎo)體,經(jīng)過LED照明和Micro LED的技術(shù)發(fā)展,它的市場(chǎng)已經(jīng)比較成熟了,現(xiàn)在寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能已經(jīng)有了很大的提升,成本也在逐漸下降。因此,寬禁帶半導(dǎo)體在的電子器件,包括射頻功率器件、汽車?yán)走_(dá)、衛(wèi)星通信,以及5G基站和雷達(dá)預(yù)警等應(yīng)用領(lǐng)域開始得到應(yīng)用。在電力電子方面,尤其是電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域,充電樁和手機(jī)充電器將是很大的一塊市場(chǎng)。新能源汽車方面,特斯拉已經(jīng)將碳化硅器件應(yīng)用在了Model 3上,后續(xù)可能會(huì)有更多的汽車廠商跟進(jìn)。


在未來的發(fā)展,包括未來6G通信,未來定義的業(yè)務(wù)它的頻段更高,通信的速率更高,這一塊未來主體的材料,硅基器件的性能已經(jīng)不能滿足要求,這對(duì)氮化鎵器件的發(fā)展提供了更大的動(dòng)力。

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