原创《投资掀热潮！第三代半导体是何方神圣》：这是一篇与何方神圣论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
编者按：
材料是当前世界新技术革命的三大支柱（材料、信息、能源）之一.新材料的发现、发明和应用推广与技术革命和产业变革密不可分.“十三五”规划纲要和《中国制造2025》均对新材料产业发展指明方向.《经济》杂志从本期开始增设“发现新材料新技术”系列,报道最具潜力的新材料和新技术,探索新兴产业的发展方向.
20多年前,我國第三代半导体材料研发起步.经过多年的发展,第三代半导体材料在光电子器件、电力电子器件和射频器件领域均获得了巨大进展.
第三代半导体材料兼具国家战略性新材料的特性和拉动经济新增点的潜力.近年来,国家基金、地方政府、民间资本都对这一行业热情高涨.
据资料显示,2015年下半年至2016年底已经立项（已经环评公示）的第三代半导体相关项目达18项,总投资金额近180亿元,共涉及投资主体企业15家.其中不乏国家集成电路产业基金、行业龙头三安光电以及国家电网、中车、华为等大型企业的身影.
第三代半导体材料能干啥?
“目前国内业界所说的第三代半导体材料,基本上相当于国际上的宽禁带半导体材料,是以碳化硅和氮化镓为代表的一些先进半导体材料的统称.”浙江大学电气工程学院特聘教授、教育部长江学者盛况如是告诉《经济》记者.
半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料.1958年,世界上第一块集成电路在美国诞生,由此开启了芯片时代.1965年,中国独立研制出第一块集成电路.
1958年以后,半导体材料逐渐走上了升级之路.第一代半导体材料是以硅和锗为代表的元素半导体,用于电子器件.第二代半导体材料是以砷化镓、磷化铟为代表的化合物半导体材料.“与第一代半导体材料相比,它能够发光,但只是红光波长以上的光.”专研宽禁带半导体材料有14年之久的保定中创燕园半导体科技有限公司总经理、北京大学博士孙永健对《经济》记者说.
以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体材料,发光波长几乎涵盖所有可见光,因而其应用领域十分广阔.孙永健对记者解释,红绿蓝三基色能调配出任何一种颜色.第三代半导体材料发出的蓝光是调出白光LED的基础.
第三代半导体材料现在和将来能改变生活的方面主要集中在三大领域.
一是发光.它能做成LED（发光二极管）.用于显示如手机屏、电视屏、大型显示屏等,亦可用于照明,如电灯、路灯、汽车前灯等.近年来,国内LED行业发展非常迅速,占据了大部分的显示市场；同时,很多照明领域都在逐步被LED照明所替代.盛况认为,我国在这一领域的发展是很成功的.
二是通讯.人们对它的预期前景是5G,即第五代移动通信网络.第三代半导体产业技术创新战略联盟秘书长于坤山告诉《经济》记者,在移动通信的设备领域,我国的华为和中兴通讯已经成为全球领先的企业,其中基站用的射频功放管器件,仅华为和中兴通讯每年的采购量近亿只,采购金额超过100亿元.目前基本依赖进口.于坤山认为,实现以GaN（氮化镓）射频功放管器件为代表的核心器件国产化,将对我国在未来5G通信竞争中打破受制于人的局面具有重要的意义.
三是电能变换.这是盛况教授多年所钻研和探索的领域.电能变换的应用领域非常广,所有用电的装备、设施,几乎都要用电能变换的半导体器件对电能进行控制、管理和变换.
电能变换的用途量大面广.盛况向记者举例,轨道交通、新能源汽车、光伏和风电的并网,以及消费类电子中的变频空调、冰箱、手机充电器、电脑电源等都需要半导体器件.如果第三代半导体材料能替代现在第二代半导体材料,能使半导体器件的功率更大、效率更高、体积更小.
“同时也更绿色节能.”于坤山对记者举例,美国工程院院士Fred C.LEE曾表示数据中心未来将带来大量的能耗,如果采用第三代半导体的电力电子器件并从结构上整体优化,能将效率由原来的73%提升到87%.相当于节省3.5个三峡的发电量.
盛况指出,碳化硅和氮化镓都可以做电力电子器件.基于这两种材料的器件发展各有各的难度.碳化硅器件的研究时间更长,技术更成熟,在产业化和市场化比氮化镓器件走得远一些.目前一些先进的汽车厂商已经在开始用碳化硅器件,比如特斯拉.尽管手机充电器尚未大量使用氮化镓器件.相信在不远的将来,手机充电器可能会具备快充和高功率密度两大特点.在这个领域,氮化镓的用途可能会更明显.
盛况表示,在今后的5到10年里,第三代半导体材料将在半导体照明及显示、通讯、电能变换的行业中起到越来越重要的作用.
全球抢占的制高点
“第三代半导体主要的材料SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）中镓的储量全球第一,足够承担未来应用.我很认同第三代半导体材料将成为全球抢占的制高点.”于坤山坚定地说.
据《第三代半导体材料及应用产业发展报告（2016）》显示,2016年,美国总统科学和技术顾问委员会（PCAST）发布了《确保美国在半导体领域的长期领导地位》的报告.美国国家宇航局、国防部高级研究计划署等机构通过自主研发、购买订单等方式开展碳化硅、氮化镓研发、生产与器件研发.
同年,英国化合物半导体应用创新中心,投入400万英镑加速化合物半导体器件商业应用.日本政府开展联合研发项目——氮化镓功率元件开发项目为期5年,第一年（2016年度）预算为10亿日元.也就是说,发达国家在第三代半导体材料的研发和产业化上布局明晰、投入巨大.
于坤山表示,2016年,国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》,第三代半导体作为重点新材料研发及应用重大工程的重要部分,有望于2017年启动.2016年12月,国务院成立国家新材料产业发展领导小组,贯彻实施制造强国战略,加快推进新材料产业发展,将第三代半导体列为重点方向.
盛况指出,一方面,第三代半导体材料的应用面非常广,它涉及生活的方方面面,市场规模巨大.因此,从经济的角度,我国一定要发展它.另一个更重要的因素是它对我国的国防安全至关重要.国防现代化需要最新的科技技术,而不管是碳化硅还是氮化镓都是其中的关键材料,未来这两方面需求都将非常大.
何方神圣论文参考资料：
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