图4:5G基站

凤凰网:要想生产出高质量的“碳化硅晶片”,需要攻克哪些技术难关?请您讲述下在“碳化硅晶片”的产业化过程中几个关键的时间点?

彭同华:我们从基本原理做起,很多基础的实验和基本规律,都是自己一点一点摸索出来的。主要有三个技术难点:一是扩径技术,一个直径4英寸的晶片可做成约1500个芯片,而一个6英寸直径的晶片可做成约3000个芯片,晶片直径尺寸越大,单位面积晶片的制造成本越低,所以不断增大碳化硅晶片直径是产业发展的一个必然趋势。碳化硅晶片尺寸从2英寸逐步扩大到6英寸,其中的关键核心技术是扩径技术。二是晶体生长过程中的缺陷控制技术,晶体的尺寸变大以后,温场发生很大的变化,会带来一系列的问题,譬如碳化硅特有的微管缺陷,夹杂物缺陷,螺位错以及基平面位错缺陷等。要获得高质量的材料,需抑制材料中各种缺陷的形成。三是在攻克扩径技术和晶体缺陷控制技术后,为实现产业化必须保证晶片生产过程中的可重复性和工艺稳定性。

关键时间点:

(1)2006年依托于物理所的碳化硅晶体生长研究成果,天科合达成立并开始了产业化的道路。

(2)2014年11月,天科合达团队人员与中科院物理研究所合作,成功解决了6英寸扩径技术和晶片加工技术,成功研制出了6英寸导电SiC晶片。

(3)2018年,6英寸导电衬底开始小批量供货。2020年,6英寸晶片规模化生产,8英寸晶片产品启动研发。

凤凰网:这项技术产业化的未来前景以及发展趋势是怎样的?

彭同华:近年来,随着高铁列车、新能源汽车、智能电网、光伏发电、机车牵引、大功率输配电,以及当前国家着力推动 5G 通信的快速发展,碳化硅晶片已经成为全国乃至全球的抢手货,市场需求呈现出“井喷式”增长。一些国家甚至将碳化硅晶片的研发和批量生产,作为国家发展战略中的一部分。

随着碳化硅器件向大功率、高电压方向的发展,对晶体的质量要求越来越高,缺陷越来越少;为降低成本,晶体的尺寸需要越做越大。碳化硅晶片之后将以开发大尺寸、高性能单晶衬底产业化技术,开发先进的国产化工艺装备为方向,满足下游器件市场对晶片的需求。

凤凰网: 您在进行“碳化硅晶片产业化”期间,遇到了哪些问题,政府部门提供了怎样的科研环境与产业化条件?

彭同华:碳化硅晶片既是整个碳化硅产业链的最上游,也是整个产业链发展的基础。同时,碳化硅晶片也是整个产业链上技术难度最大的部分,研发投入周期长、质量要求高,需要大量的人才坚持不懈的努力钻研。碳化硅晶片产业化同时也是资金密集型的环节,需要持续性投入大量的科研经费和固定资产投资。天科合达在碳化硅晶片产业化的发展过程中遇到的问题同样也不外乎这两个,自主创新从来都是九死一生。

北京市科委从2009年开始就对整个产业链进行布局,布局范围涵盖第三代半导体相关材料研发、器件设计与工艺开发、封装材料与工艺开发、芯片及模块测试等全产业链,这给了第三代半导体领域科研院所及企业进行技术突破和产业化发展的信心,推动了北京市第三代半导体技术和产业化的发展。另外实施的人才引进工程和人才培养计划,791sb.com:也实现了聚人才与促发展的双赢互动。

北京市科委一直十分支持天科合达的自主创新工作的,从4英寸导电、半绝缘型晶片的研发、产业化到现在的6英寸导电、半绝缘型晶片,北京市科委在经费和政策上都给予了我们很大的支持,可以说我们是在北京市科委一路支持走下来的企业。另外在北京市科委的帮助下促成了天科合达和中科院物理所、半导体所、北京大学等高校院所之间的资源共享,相互合作、共同发展。

凤凰网:说一说您对北京建设具有全球影响力的科技创新中心的建议、希望和祝福。

彭同华:建设具有全球影响力科技创新中心,既是北京发展的迫切需要,也是承担国家战略的使命担当。当前第三代半导体产业的发展符合当前北京市发展高精尖产业重点方向,建立“第三代半导体全国科技创新中心”,优化科技和产业布局,强化企业和高校院所创新主体地位,构建科技创新公共服务体系,这将会更有利于整个产业的发展。祝愿北京可以尽快建成具有全球影响力的科技创新中心,推动更多优秀的科技创新成果在京落地!

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