第三代半導(dǎo)體崛起 中國照明能否彎道超車,？
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2016-01-04
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近年,，以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等寬禁帶化合物為代表的第三代半導(dǎo)體材料在引發(fā)全球矚目,，成為全球半導(dǎo)體研究前沿和熱點(diǎn),，中國也不例外地快馬加鞭進(jìn)行部署。有專家指出,，車間照明,，第三代半導(dǎo)體材料是以低碳和智能為特征的現(xiàn)代人類信息化社會發(fā)展的基石， led商業(yè)照明,，是推動節(jié)能減排,、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，提升新一代信息技術(shù)核心競爭力的決定性因素之一,，有著不可替代的支撐作用,。那么，這一迅速崛起的第三代半導(dǎo)體材料,，質(zhì)量,，能否讓中國掌控新一輪半導(dǎo)體照明發(fā)展的話語權(quán),？
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展先后經(jīng)歷了以硅（Si）為代表的第一代半導(dǎo)體材料，以砷化鎵（GaAs）為代表的第二代半導(dǎo)體材料,，從上世紀(jì)五六十年代以來,，這兩代半導(dǎo)體材料為工業(yè)進(jìn)步、社會發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn),。如今,，以SiC、GaN,、氧化鋅,、金剛石、氮化鋁為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料以更大的優(yōu)勢力壓第一,、二代半導(dǎo)體材料成為佼佼者,，統(tǒng)稱第三代半導(dǎo)體材料。
作為一種新型寬禁帶半導(dǎo)體材料,，LED天花燈,，第三代半導(dǎo)體材料在許多應(yīng)用領(lǐng)域擁有前兩代半導(dǎo)體材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，具有高擊穿電場,、高飽和電子速度,、高熱導(dǎo)率、高電子密度,、高遷移率等特點(diǎn),，可實現(xiàn)高壓、高溫,、高頻,、高抗輻射能力，被譽(yù)為固態(tài)光源,、電力電子,、微波射頻器件的“核芯”，綠色照明,，以及光電子和微電子等產(chǎn)業(yè)的“新發(fā)動機(jī)”,，尤其是新一代半導(dǎo)體照明關(guān)鍵的器件，具有廣泛的基礎(chǔ)性和重要的引領(lǐng)性,。而從目前第三代半導(dǎo)體材料和器件的研究來看,，較為成熟的是SiC和GaN半導(dǎo)體材料，而氧化鋅,、金剛石,、氮化鋁等材料的研究尚屬起步階段。在一番紛紛擾擾之后，SiC和GaN無疑成為第三代半導(dǎo)體材料雙雄,，發(fā)展最為迅速,。
上世紀(jì)90年代之后，GaN進(jìn)入快速發(fā)展時期,，年均增長率達(dá)到30%,，恒光，日益成為大功率LED的關(guān)鍵性材料,。此后,，商業(yè)照明燈具,，GaN也同SiC一起,，進(jìn)軍功率器件市場。2012年,，GaN市場中僅有兩三家器件供應(yīng)商,，2013年以來，陸續(xù)有很多公司推出新產(chǎn)品,，整體市場空間得到了較好擴(kuò)充,。而SiC的商業(yè)化應(yīng)用在21世紀(jì)才全面鋪開，但商業(yè)化生產(chǎn)的SiC早在1987年就存在了,。與低一級的Si相比,，SiC有諸多優(yōu)點(diǎn)：有高10倍的電場強(qiáng)度，高3倍的熱導(dǎo)率,，寬3倍禁帶寬度,，高1倍的飽和漂移速度。因為這些特點(diǎn),，使其小至LED照明,、家用電器、新能源汽車,，大至軌道交通,、智能電網(wǎng)、軍工航天,，都具備優(yōu)勢,，所以SiC的市場被各產(chǎn)業(yè)界頗為看好。
美日歐爭搶制高點(diǎn)
從國際競爭角度看,，美,、日、歐等發(fā)達(dá)國家已將第三代半導(dǎo)體材料列入國家計劃,，并展開全面戰(zhàn)略部署,，欲搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。
如美國，2014年初,，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布成立“下一代功率電子技術(shù)國家制造業(yè)創(chuàng)新中心”,，期望通過加強(qiáng)第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化， led商業(yè)照明,，使美國占領(lǐng)下一代功率電子產(chǎn)業(yè)這個正在出現(xiàn)的規(guī)模最大,、發(fā)展最快的新興市場，綠色照明,，并為美國創(chuàng)造出一大批高收入就業(yè)崗位,。
日本也建立了“下一代功率半導(dǎo)體封裝技術(shù)開發(fā)聯(lián)盟”，由大阪大學(xué)牽頭,，協(xié)同羅姆,、三菱電機(jī)、松下電器等18家從事SiC和GaN材料,、器件以及應(yīng)用技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的知名企業(yè),、大學(xué)和研究中心，共同開發(fā)適應(yīng)SiC和GaN等下一代功率半導(dǎo)體特點(diǎn)的先進(jìn)封裝技術(shù),。
歐洲則啟動了產(chǎn)學(xué)研項目“LAST POWER”,，由意法半導(dǎo)體公司牽頭，協(xié)同來自意大利,、德國等六個歐洲國家的私營企業(yè),、大學(xué)和公共研究中心，聯(lián)合攻關(guān)SiC和GaN的關(guān)鍵技術(shù),。項目通過研發(fā)高性價比且高可靠性的SiC和GaN功率電子技術(shù),，使歐洲躋身于世界高能效功率芯片研究與商用的最前沿。
各國政府都紛紛加緊在該領(lǐng)域的部署,，所幸,，中國也不例外。而如何憑借這一機(jī)遇,，使中國掌控新一輪半導(dǎo)體發(fā)展的話語權(quán),，至關(guān)重要。
2015年5月,，京津冀就聯(lián)合共建了第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地,，搶占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略新高地，后還與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,，標(biāo)志著該基地引進(jìn)國際優(yōu)勢創(chuàng)新資源,、匯聚全球創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才取得新進(jìn)展。
科技部高新司副司長曹國英表示,，第三代半導(dǎo)體聯(lián)合創(chuàng)新基地的建設(shè)對促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分積極的作用,，科技部高新司將會持續(xù)支持第三代半導(dǎo)體的建設(shè)及基地的發(fā)展,。
北京市科委主任閆傲霜也認(rèn)為，建設(shè)第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地,，既是國家級的重要戰(zhàn)略部署,，也是北京作為全球科技創(chuàng)新中心的一項重要的決策。
此外,，戶外照明,，在中央政府越來越重視知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的今天，產(chǎn)業(yè)界對于第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)問題也極為重視,。2015年12月,，第三代半導(dǎo)體專利聯(lián)盟成立，并搭建第三代半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新服務(wù)平臺,，為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展保駕護(hù)航,。這是國內(nèi)首個專門針對第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而設(shè)立的專利服務(wù)平臺，將助力知識產(chǎn)權(quán)與科技,、資本充分融合,，幫助正確處理知識產(chǎn)權(quán)與政府、市場的關(guān)系,，助推知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)濟(jì)價值充分實現(xiàn)，并在創(chuàng)新驅(qū)動中取得新的進(jìn)展,。
據(jù)東莞市燕園知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)有限公司總經(jīng)理孫銀生律師透露,，2014年，全球第三代半導(dǎo)體材料相關(guān)專利已超過10萬件,，2015年專利申請量持續(xù)高速增長,。
國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)展研究中心副處長孫權(quán)亮指出，知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營高頻進(jìn)入頂級政策規(guī)劃,，僅2015年,，國家共出臺知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營相關(guān)政策約12項，知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營未來發(fā)展的政策傾向于以市場化運(yùn)作為主,、鼓勵商業(yè)運(yùn)作模式創(chuàng)新,，并將重點(diǎn)領(lǐng)域放在包括新材料在內(nèi)的知識產(chǎn)權(quán)密集型產(chǎn)業(yè)。
廣東省知識產(chǎn)權(quán)局副局長謝紅也表示,，廣東省知識產(chǎn)權(quán)局將會聚焦包括第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，LED照明工程，不斷加大產(chǎn)業(yè)企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度,，為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供動力支持,，努力支撐高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。