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中国电科产业基础研究院:全力开新局 引领第三代半导体创“芯”发展

 “满屏‘绿点’,产品整体良率水平达到新高度!”轰鸣的掌声从中国电科产业基础研究院会议室传出,大屏幕上滚动展示的最新批次1200V碳化硅MOSFET产品测试结果,让与会技术人员脸上露出了满意的笑容,标志着他们半年多的加班加点工作终于有了好的回报。

在新能源汽车、工业互联网、5G通信、消费电子等多重需求强力拉动下,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体产业迅猛发展。近年来,中国电科产业基础研究院在第三代半导体领域持续发力,不断完善从材料到核心元器件的产业链关键环节布局,实现第三代半导体材料和关键元器件批量供给。

碳化硅作为典型的第三代半导体材料,在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势。“现代电力电子领域对高功率、高电压、高频率器件具有巨大需求,是碳化硅功率产品的主要应用领域。”专家表示,以近年来快速增长的电动汽车市场为例,采用碳化硅材料研发的电动汽车主逆变器,可将系统工作频率提高5-10倍、体积减小50%以上、电池使用效率提升3%以上,相比于传统硅基器件优势明显。

“尤其是用于主逆变器的1200V/100A高压、大电流碳化硅MOSFET芯片,研制难度更大。”经过多年技术积累和艰苦攻关,产业基础研究院突破多项关键技术,完成了车规级1200V/100A碳化硅MOSFET芯片产品批量生产,持续推进6-8英寸碳化硅MOSFET车规级芯片规划建设,与国内众多一线整机厂商建立了紧密合作关系,品质得到多家车企认可。

大力推进碳化硅在电力电子领域应用发展,产业基础研究院已率先建立6英寸碳化硅器件工艺平台,并以现有的6英寸碳化硅工艺线为硬件基础,推动封装、模块、检测、应用、科技孵化与服务等全产业链发展,推出一系列第三代半导体射频芯片、电力电子芯片,在无线通信、新能源汽车等领域广泛应用。

氮化镓是另一种重要的第三代半导体材料,以其为材料制作的射频芯片是5G基站的核心部件。“在氮化镓射频芯片领域,我们已经实现了从外延生长、芯片设计、工艺加工、模块设计、封装测试等全产业链自主创新。”技术人员介绍说,他们研制的氮化镓芯片已累计供货超亿只,具备高频、高效、高功率、耐高压和抗辐射等特性,能够让基站体积更小,数据传输更快,同时信号也更强,有力保障了我国5G基站建设。

深度布局氮化镓产业发展,产业基础研究院已研制氮化镓微波功率器件、微波功率单片集成电路等千余款产品,产品整体水平达到国际先进水平,效率、功率等主要技术指标达到国际领先水平。

向科技创新自主化迈进,离不开产业创新的稳步提升。

“集聚各方优势资源,我们正加快组建产业技术创新联合体,依托现有装备制造、衬底材料、外延生长、工艺加工、封装测试等优势,将重点突破设备国产化、外延大尺寸等难题,引领推动第三代半导体技术跨越式发展。”专家表示。

来源:中国电科

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