中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA)作為中國地區最具國際影響力的半導體照明及智能照明行業年度盛會,是業界最為關注的論壇之一,更是亞洲地區參會人數最多、規模最大的行業盛會,匯聚了全球范圍內眾多頂級精英。
2015年11月3日上午,第十二屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2015)在深圳會展中心舉行了隆重的開幕式。論壇緊扣時代發展脈搏與產業發展趨勢,以"互聯時代的LED+"為大會主題,探討產業發展大勢。
論壇期間舉辦的各類同期活動,更可謂是一場場思想碰撞的精神盛宴。
3日下午,在論壇隆重召開之際,2015中國國際第三代半導體技術與應用高峰論壇在深圳會展中心五層玫瑰廳-1如期舉行,來自與第三代半導體相關的科研院所、研發機構、大專院校、龍頭企業等代表也如約而至,共同探討第三代半導體發展、技術前沿與應用趨勢,為搶占國際半導體領域戰略制高點獻計獻策。
北京大學物理學院教授、北京大學寬禁帶半導體聯合研究中心副主任沈波;香港科技大學教授陳敬共同主次了本次論壇。
會議現場
以GaN、SiC為代表第三代半導體材料是固態光源和電力電子、微波射頻器件的"核芯",在半導體照明、新一代移動通信、智能電網、高速軌道交通、新能源汽車、消費類電子等領域有廣闊的應用前景,可望成為支撐信息、能源、交通、國防等發展的重點新材料,正在成為全球半導體產業新的戰略高地。
據預測,到2020年,第三代半導體技術的應用將催生我國在上述幾大領域出現上萬億元的潛在市場價值,屆時將帶來巨大的市場應用空間。
第三代半導體產業技術創新戰略聯盟秘書長
北京國聯萬眾半導體科技有限公司總裁呂志輝
第三代半導體產業技術創新戰略聯盟秘書長、北京國聯萬眾半導體科技有限公司總裁呂志輝在主題為"第三代半導體產業技術創新戰略及發展模式"的報告中指出,近十年,第三代半導體材料、器件及應用技術不斷取得突破;第三代半導體光電器件、電力電子器件和射頻功率器件以極具競爭力的態勢進入市場。
第三代半導體是滿足"創新驅動發展"國家戰略需求、搶占未來產業發展制高點、支撐國民經濟可持續發展不可或缺的先進電子材料,它的突破將引發科技變革并重塑國際產業格局。
當前,我國政府十分重視第三代半導體材料與器件的研發及產業化,在政府的持續部署支持下,我國材料研發的整體水平與國際差距不大,如第三代半導體材料第一個產業化的應用--半導體照明已經在關鍵技術上實現突破,創新應用國際領先;在第三代半導體電子器件應用方面,在移動通訊、光伏逆變、雷達領域已有少量示范應用。
呂志輝表示,未來十年,將興起一場以半導體超越照明技術、寬禁帶節能電子技術、寬帶移動通訊硬件技術、先進雷達技術為主要內容的半導體科技革命;進而引發一場信息和能源技術革命,推動第三代半導體產業爆發性成長。
因此,第三代半導體材料的發展應聚焦國家重大需求,明確企業主體作用,大力發揮區域產業優勢的協同創新。
實行全鏈條戰略,理清產業鏈、明確創新鏈、打通資金鏈,做到上游技術突破、中游產業化領先、下游應用市場主導。
采用創新基地發展戰略,在優勢地區(技術、人才、資金、市場)建設國家重大創新基地,以新的機制、體制、組織形式,跨領域、跨部門、跨區域集中組織實施面向國家戰略的協同創新,強化資源整合和開放合作,推動產業集群式發展,形成輻射全國的技術轉化網絡。
大力發展示范,以產業示范推動技術與資本、人才的深入融合,推進第三代半導體聯合創新基地建設,促進產業集群式發展,從而引領產業發展。
充分發揮聯盟、學會、協會等行業組織在整合資源、產學研對接、公共服務等方面作用。"現有的這些組織為第三代半導體技術提供了跨界創新、應用集成和轉移轉化的重要載體。"呂志輝表示。
此外,呂志輝還進一步介紹了第三代半導體產業技術創新戰略聯盟以及聯盟未來的工作思路。
他表示,第三代半導體產業技術創新戰略聯盟是在國家科技部、工信部、北京市科委的支持下,由第三代半導體相關的科研機構、大專院校、龍頭企業等41家單位自愿發起籌建的,于9月9日在北京會議中心召開了成立大會,選舉CSA秘書長吳玲女士為聯盟首屆理事長,并將秘書處設在北京國聯萬眾半導體科技有限公司。今天下午,聯盟又召開了技術委員會并宣布了28位委員會專家名單。
"未來,聯盟將以國家需求和市場需求為目標,聯合企業和社會資本建立一個創新平臺,以此來完成產業聯合創新體系的建設。"呂志輝還向在場嘉賓介紹了聯盟未來工作的三大方向:推動協同創新中心建設、建立產業發展基金和產業綜合服務平臺。
香港科技大學電子與計算機工程系教授陳敬
寬禁帶GaN功率開關器件因其能夠實現低損耗傳導、高頻轉換和高溫作業而在制造高轉換效率緊湊型功率轉換系統中有很高的需求。由于制造成本較低,Si基GaN橫向異質結場效應晶體管目前是產品開發的重點,其中常開型FET被用于混合型(即低壓Si MOSFET和高壓GaN FET)共源共柵結構,而常規型GaN FET被用于僅采用GaN的解決方案。
香港科技大學電子與計算機工程系教授陳敬在"穩定可靠的GaN異質結構功率器件"的主題報告中,介紹了幾種使得GaN MIS-HEMT及MOSC-HEMT的柵極絕緣層的穩定性及可靠性得以增強的技術。具體包括:在電介質與GaN間構造低陷阱密度界面的氮化界面層(NIL)技術;常關型GaN晶體管的NIL、柵槽與氟離子注入的整合;LPCVD(低壓化學氣相沉積)制備的低泄露長壽命SiNx柵極絕緣層。
GaNMIS-HEMT(金屬-絕緣層-半導體HEMT)或MOSC-HEMT(MOS-通道HEMT)具有抑制柵泄露和擴大柵擺動的優勢,因而在高壓電源開關方面比傳統肖特基柵HEMT更為受歡迎。
然而,柵極絕緣層的添加能夠產生新的電介質/ III-N界面,由于在界面上通常存在高密度(1012-1014 cm-2eV-1)淺阱和深阱(含短和長發射時間常數τit)。這些阱的動態充電/放電過程將導致閾值電壓(VTH)的不穩定性。
此外,柵極絕緣層內的體陷阱,尤其是重要電介質/ III-N界面附近的邊界陷阱,會緩慢限制/釋放在前向或反向柵偏壓應力下的載體,導致VTH的漸變及可能的柵降解。
北京大學物理學院楊學林
北京大學物理學院楊學林做了"采用較大晶格失配引致應力控制技術在Si襯底生長高遷移率AlGaN/GaN異質結"主題報告。
他表示,在目前的工作中,在低鋁含量AlGaN層上采用較大晶格失配引致應力控制技術在4英寸Si襯底上生長高質量GaN層。應用該技術可實現高遷移率AlGaN/GaN異質結,在單電荷密度為8.4×1012 cm-2下電子遷移率為2040cm2 /(V·s)。研究結果為低成本高性能的硅基氮化鎵功率器件的制造提供很大的潛在可能性。
美國RayVio公司Robert C Walker
美國RayVio公司Robert C Walker在"UV LED:下一代半導體技術"報告中表示,隨著UV LED技術在價格與性能方面實現重要突破,將產生一批可讓消費者直接使用的消毒產品。"我們將探索這一技術的潛在消費者應用以及達到價格和性能要求的途徑,尤其是將重點放在中國,將在新一輪半導體革命中所能扮演的角色。"
中科院半導體所半導體照明研發中心賈利芳
中科院半導體所半導體照明研發中心賈利芳博士在"共源共柵設計低導通電壓AlGaN/GaN肖特基勢壘二極管(SBD)"主題報告中表示,Si SBD和AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)進行組合封裝,以實現低開啟電壓AlGaN/GaN SBD。
商業60V Si被用于與高壓AlGaN/GaN HEMT(>700 V)進行串疊。在組合封裝后,器件表現為0.26V的低開啟電壓,崩潰電壓則高于800V。串疊SBD的逆向恢復時間約為37.8nS,與600 V商業SiC SBD大致相同。
由于串疊SBD在成本方面比SiC SBD具有明顯的優勢,結果可能意味著在一些領域此類AlGaN/GaN SBD有可能為生產具有雪崩能力的AlGaN/GaN器件提供潛在解決方案。
西安電子科技大學微電子學院湯曉燕
西安電子科技大學微電子學院湯曉燕在"碳化硅電力電子器械的現狀以及展望"主題報告中指出,關于碳化硅器件,從材料的基本屬性來說,用來做一個工藝器械,其厚度僅僅是硅的1/10。比如在一個1000伏的器件上,用硅器件來做,外延層的厚度需要100U,而如果用碳化硅則僅僅需要10U就可以實現。
由此表明,在相同的集散電壓的條件下,開關速度的提高會使得碳化硅的工藝器件可以用在很高的工藝上,而且優勢相當明顯。在這樣一個基礎上,碳化硅器件可以在更高的頻率及更高的溫度下,工作溫度為250度以上都不會出現器件性能的退化。
正是基于高壓、高頻、高溫的優勢,使得碳化硅的工藝試件可以大幅降低損耗,成本也將隨之降低下來,因而未來應用也將更為廣泛,比如說軌道電車、直流發電傳輸等都將有非常明顯的優勢。
北京代爾夫特電子科技有限公司Fabio
北京代爾夫特電子科技有限公司Fabio在"碳化硅材料與器件研究進展"報告中指出,碳化硅功率器件有望從本質上提高轉換效率和使用效率。
Fabio介紹了碳化硅材料特性,進而深刻了解碳化硅器件的物理和電特性,并就整流二極管(SBD&PiN)、MOSFET(金屬-氧化物場效應晶體管)、MOS界面特性、JFET(結型場效應晶體管)、BJT(雙極型晶體管)和IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)的研究進展進行了評述。
德國愛思強股份有限公司Michael Heuken
德國愛思強股份有限公司Michael Heuken在"MOCVD 4.0"主題報告中界定并討論LED行業中應用行業4.0理念沿LED生產價值鏈最大化價值的潛在應用領域。
"重點在于外延步驟。維護和零件更換的預測算法以及將其整合到與客戶的長期業務關系中的方法被視作有價值的概念。"
愛思強現有的專業能力將被成套采用,包括軟件開發、過程控制、現場監測等可預見維護計劃以及生長后晶元檢驗等。MOCVD設備改進的細節與物理背景以及LED工藝優化將加以討論并與MOCVD 4.0策略掛鉤。
中科院半導體照明研發中心、北京第三代半導體材料與應用工程研發中心的程哲博士
中科院半導體照明研發中心、北京第三代半導體材料與應用工程研發中心的程哲博士,在主題為"一種AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管新型結構"報告展示了一種GaN HEMT新型結構。AlGaN/GaN HEMT由AlGaN/GaN異質結、漏極電極、源極電極和柵電極組成。
他詳細描述了一種名叫"不同-表面-柵極"的新型結構,其中漏極和源極均在另一表面上,而柵極則像正常HEMT一樣在頂面(AlGaN表面)上。
通過TCAD模擬軟件建立兩套模型:其一是"不同-表面-柵極"AlGaN/GaN HEMT模型,另一個則為正常結構AlGaN/GaN HEMT,后者為控制模型。
此外,他表示,還有一些研究指出了由漏極和源極間的距離、歐姆電極與2DEG間u-GaN的厚度、柵極與AlGaN間電介質的厚度以及柵極金屬的形狀等對"不同-表面-柵極"HEMT模型的電流所產生的作用。
山東大學晶體材料國家重點實驗室謝雪健
山東大學晶體材料國家重點實驗室謝雪健在"P-型6H-SiC塊狀晶體電氣性能研究"主題報告中與大家分享了最新研究成果。
"研究結果顯示,在鋁濃度為4×1018 cm-3時最高空穴濃度為1.3 × 1017 cm-3,其中霍爾遷移率為24.8 cm2/V·S,電阻率為1.89 Ω·cm。在室溫下通過非接觸式電阻率測試系統和創新型非接觸式電阻率測量系統對樣品電阻率進行深入研究。"謝雪健表示。
結果顯示,在一片鋁含量為4×1018 cm-3的晶片的中央區域所獲得的最小電阻率為855 mΩ·cm。
此外,謝雪健與現場嘉賓還詳細討論電阻率的徑向均勻性的最新研發進展。
不難看出,我國第三代半導體材料的發展具備比較好的產業基礎,而且具有迫切需求和巨大的應用市場。中國有望集中優勢力量一舉實現換道超車和占位領跑,率先突破從研發、工程化到應用的創新鏈條與價值鏈條,搶占國際半導體領域戰略制高點。