2024年11月18-21日，第十屆國際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十一屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇(IFWS&SSLCHINA2024)在蘇州盛大召開。由院士領(lǐng)銜，來自產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的超千人代表出席了開幕大會。開幕式上，舉行了一系列活動，2024年度中國第三代半導(dǎo)體技術(shù)十大進(jìn)展正式揭曉，備受關(guān)注。
第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會委員吳玲發(fā)布2024年度中國第三代半導(dǎo)體技術(shù)十大進(jìn)展。
2024年，我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異。在快速變化的浪潮中，為了更好的把握行業(yè)前沿、凸顯具有影響力和突破性的進(jìn)展，為行業(yè)發(fā)展提供清晰視角，激勵更多創(chuàng)新，大會程序委員會倡議，啟動2024年度中國第三代半導(dǎo)體技術(shù)十大進(jìn)展評選活動，截止11月10日通過自薦、推薦和公開信息整理等途徑，共收到備選技術(shù)39項，經(jīng)程序委員會投票、綜合評議最終確定10項技術(shù)進(jìn)展。
第三代半導(dǎo)體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)正飛速發(fā)展，也為業(yè)界帶來了黃金機(jī)遇。技術(shù)突破將帶來性能卓越的產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)發(fā)展將催生大量合作，助力開拓出更多的新興市場。
附：2024年度中國第三代半導(dǎo)體技術(shù)十大進(jìn)展(排名不分先后)
(一)6-8英寸藍(lán)寶石基氮化鎵中高壓電力電子器件技術(shù)實現(xiàn)重大突破
西安電子科技大學(xué)廣州第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心團(tuán)隊成功攻克了6-8英寸藍(lán)寶石基GaN電力電子器件的外延、設(shè)計、制造和可靠性等系列難題，提出了新型低翹曲超薄外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)和Al2O3/SiO2復(fù)合介質(zhì)鈍化方法，實現(xiàn)1200V和1700 V高性能 GaN HEMT中試產(chǎn)品開發(fā)，通過HTRB、HTGB等可靠性評價，成果應(yīng)用于致能科技等公司系列產(chǎn)品中，顯著推動藍(lán)寶石基GaN成為中高壓電力電子器件方案的有利競爭者。
(二)垂直注入鋁鎵氮基深紫外發(fā)光器件的晶圓級制備
針對深紫外LED電光轉(zhuǎn)換效率低下的難題，北京大學(xué)團(tuán)隊提出了一種基于GaN/藍(lán)寶石模板的深紫外LED制備新技術(shù)路線，通過高Al組分AlGaN層預(yù)置裂紋，實現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)層與GaN層的應(yīng)力解耦，得到表面無裂紋的深紫外LED晶圓，同時預(yù)置裂紋可有效緩沖剝離過程中的局部應(yīng)力。該技術(shù)路線充分利用了Ga金屬滴在激光剝離過程中為液態(tài)的優(yōu)點，采用常規(guī)的355 nm短波長激光器實現(xiàn)了深紫外LED外延結(jié)構(gòu)2-4英寸晶圓級無損傷剝離，并成功制備出垂直注入器件，200 mA注入電流下，發(fā)光波長280 nm的深紫外LED光輸出功率達(dá)65.2mW。相關(guān)成果發(fā)表于《Nature Communications》上。
(三)基于銦鎵氮紅光Micro-LED芯片的全彩顯示技術(shù)
南京大學(xué)、廈門大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)和沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)氮化鎵基高銦組分紅光材料及其Micro-LED器件技術(shù)，采用分子束外延制備出高電注入效率的隧道結(jié)紅光Micro-LED器件。相關(guān)成果發(fā)表在《Applied Physics Letters》上，并選為Editor’s Pick。進(jìn)一步與天馬微電子公司合作，研制出國際上第一塊基于銦鎵氮基紅綠藍(lán)Micro-LED芯片的1.63寸、像素密度達(dá)403 PPI的TFT驅(qū)動全彩顯示屏，完成了Micro-LED全彩顯示方案的新技術(shù)驗證。
(四)高功率密度、高能效比深紫外Micro-LED顯示芯片
香港科技大學(xué)、南方科技大學(xué)、國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心(蘇州)、思坦科技等單位通過長期聯(lián)合攻關(guān)，基于高功率密度、高像素密度、低功耗的深紫外Micro-LED顯示芯片實現(xiàn)了深紫外Micro-LED無掩膜光刻技術(shù)，搭建了無掩膜光刻原型機(jī)平臺并制備首個深紫外Micro-LED無掩膜曝光的Micro-LED器件，將紫外光源和掩膜板圖案融為一體，在短時間內(nèi)為光刻膠曝光提供足夠的輻照劑量，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展開創(chuàng)了一條新路徑，相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Photonics》。
(五)氮化鎵缺陷引起的局域振動的原子尺度可視化
針對氮化物半導(dǎo)體中與缺陷相關(guān)的局域振動模難以分析表征的問題，北京大學(xué)團(tuán)隊與美國橡樹嶺國家實驗室合作，使用掃描透射電子顯微鏡-電子能量損失譜技術(shù)，結(jié)合高角環(huán)形暗場成像及EELS譜與第一性原理計算，精確識別了氮化鎵中層錯缺陷的原子結(jié)構(gòu)，并觀測到相關(guān)的三種聲子振動模式：局域缺陷模式、受限體模式和完全擴(kuò)展模式。相關(guān)研究實現(xiàn)了氮化物半導(dǎo)體中缺陷相關(guān)的聲子模式分辨，并為氮化物半導(dǎo)體器件的熱管理技術(shù)發(fā)展提供了新的思路。相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Communications》上。
(六)千伏級氧化鎵垂直槽柵晶體管
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊針對氧化鎵缺乏有效p型摻雜導(dǎo)致難以實現(xiàn)增強(qiáng)型垂直結(jié)構(gòu)晶體管的難題，通過優(yōu)化后退火工藝實現(xiàn)氮替位激活和晶格損傷修復(fù)，研制出千伏級氧化鎵垂直槽柵晶體管，為實現(xiàn)面向應(yīng)用的高性能氧化鎵晶體管提供了新思路。該成果發(fā)表于第36屆國際功率半導(dǎo)體器件和集成電路會議，并獲得了大會唯一最佳海報獎。
(七)2英寸單晶金剛石異質(zhì)外延自支撐襯底實現(xiàn)國產(chǎn)化
西安交大研究團(tuán)隊采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)，成功實現(xiàn)2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石自支撐襯底的國產(chǎn)化。通過對成膜均勻性、溫場及流場的有效調(diào)控，提高了異質(zhì)外延單晶金剛石成品率。襯底表面具有臺階流生長模式，可降低襯底的缺陷密度，提高晶體質(zhì)量。XRD(004)、(311)搖擺曲線半峰寬分別小于91弧秒和111 弧秒，為金剛石的半導(dǎo)體應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
(八)8英寸碳化硅材料和晶圓制造實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破
成本與有效產(chǎn)能是阻礙碳化硅進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵性問題，從6英寸向8英寸轉(zhuǎn)型升級已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大勢所趨。國內(nèi)多家材料企業(yè)實現(xiàn)8英寸產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破，形成供貨能力。國內(nèi)8英寸碳化硅晶圓制造線工藝技術(shù)通過產(chǎn)品流片驗證，正式開啟碳化硅8英寸進(jìn)程。
(九)國產(chǎn)車規(guī)級碳化硅MOSFET器件實現(xiàn)新能源汽車電驅(qū)應(yīng)用
實現(xiàn)車規(guī)級碳化硅材料、器件設(shè)計、工藝加工和模塊封裝全鏈條技術(shù)突破，關(guān)鍵指標(biāo)對標(biāo)國外量產(chǎn)產(chǎn)品典型技術(shù)水平。采用國產(chǎn)碳化硅MOSFET的電驅(qū)系統(tǒng)通過汽車企業(yè)驗證，應(yīng)用數(shù)量超千臺。
(十)氮化鎵基藍(lán)光激光器關(guān)鍵技術(shù)取得產(chǎn)業(yè)化突破
氮化鎵基藍(lán)光激光器關(guān)鍵技術(shù)取得產(chǎn)業(yè)化突破：氮化鎵單晶襯底形成以中科院蘇州納米所、南京大學(xué)、蘇州納維、東莞中鎵、上海鎵特等為代表的產(chǎn)學(xué)研方陣，產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平，國產(chǎn)化率達(dá)到50%以上;蘇州鎵銳、颶芯科技、三安光電等均推出藍(lán)光激光器產(chǎn)品，室溫連續(xù)工作3安培電流下光功率5瓦，WPE效率超過41%，60度條件下加速老化外推壽命大于2萬小時。
編輯：沈露
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