氮化鎵/碳化硅技術(shù)真的能主導(dǎo)我們的生活方式？

　　SiC的高壓肖特基二極管應(yīng)該是在幾年內(nèi)在軌道交通中得到引用。而開關(guān)管的應(yīng)用需要更長(zhǎng)的系統(tǒng)評(píng)估。中車和國(guó)網(wǎng)在這方面的持續(xù)投入研發(fā)為SiC功率器件研究打下了深厚的基礎(chǔ)，是國(guó)家第三代半導(dǎo)體器件發(fā)展的中堅(jiān)力量。

　　現(xiàn)在大家講第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)往往關(guān)注于電力電子器件和射頻器件的市場(chǎng)，其實(shí)第三代半導(dǎo)體在光電產(chǎn)品和特種傳感器應(yīng)用也具有巨大的潛力，比如激光器的應(yīng)用。我個(gè)人非?？春肎aN單晶襯底和激光顯示的未來前景，這會(huì)給人民的未來生活帶來革命性的改變，直接帶動(dòng)VR，AR等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的這些應(yīng)用領(lǐng)域也需要關(guān)注。

　　作為一個(gè)完整的半導(dǎo)體工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，材料和設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈的最上游，這也是我們最薄弱的地方。我國(guó)的GaN和碳化硅技術(shù)起步較晚，但也走過了十幾個(gè)年頭，能否談?wù)勎覈?guó)碳化硅氮化鎵技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及產(chǎn)業(yè)化的瓶頸在哪里? 你對(duì)我國(guó)的氮化鎵/碳化硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有哪些建議?

　　我們首先大致分析一下國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)，比較國(guó)內(nèi)國(guó)際的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)，才能找到機(jī)會(huì)參與到國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，在競(jìng)爭(zhēng)中成長(zhǎng)壯大。從整個(gè)國(guó)內(nèi)第三代產(chǎn)業(yè)鏈上來看，我們?cè)谏嫌尾牧习⊿iC、GaN單晶材料，外延其實(shí)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距并不大。在GaN單晶襯底方面甚至與國(guó)際一流水平同步。這得益于國(guó)內(nèi)有一批科研院所，如山東大學(xué)，中科院物理所，半導(dǎo)體所等單位在SiC單晶材料，北大和中科院納米所在GaN單晶材料的多年積累。

　　幾年來，大量留學(xué)生回國(guó)創(chuàng)業(yè)也帶來了國(guó)際先進(jìn)的外延技術(shù)，在蘇州地區(qū)形成了一個(gè)GaN外延材料的企業(yè)集群。同時(shí)又大量LED企業(yè)未來拓展其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，也開始投入到Si基GaN和SiC基GaN外延的研發(fā)。 目前在國(guó)內(nèi)形成了天岳和天科和達(dá) (SiC單晶)、天域和瀚天泰成(SiC外延)、納微和中鎵(GaN單晶)、晶湛和晶能(GaN外延)等有實(shí)力的企業(yè)。這些為國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定地與國(guó)際同步發(fā)展甚至未來領(lǐng)先國(guó)際打下了基礎(chǔ)。

　　我們?cè)诋a(chǎn)業(yè)鏈的最下游的應(yīng)用市場(chǎng)呈現(xiàn)一種非常有趣的現(xiàn)象：既可以說跟國(guó)際同步，也可以說落后國(guó)際水平。落后是因?yàn)閲?guó)內(nèi)缺乏原創(chuàng)思想和概念，這大概是中華文化中庸思想的癥結(jié)：缺乏承擔(dān)創(chuàng)新失敗的勇氣，所以總是一個(gè)跟隨者。

　　那為什么說是國(guó)際同步，國(guó)內(nèi)的電子產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)該是世界上最活躍的和最“沒規(guī)矩”的：雖然沒有原創(chuàng)思想，卻又有世界上最快的反應(yīng)速度。比如說FINSIX提出微小適配器的方案之后，自己眾籌3、4年今年就把產(chǎn)品投放市場(chǎng)。我14年底就在淘寶買到了一個(gè)山寨版，一直配我的蘋果筆記本用，不發(fā)熱，已經(jīng)使用了一年多。

　　另外一個(gè)朋友買了打開分析后告訴我就是把EMI保護(hù)給省略了。這就是正規(guī)軍和游擊隊(duì)的打法區(qū)別，其實(shí)只要產(chǎn)品是安全的，在細(xì)分應(yīng)用上是可以省略用戶體驗(yàn)不到的環(huán)節(jié)的。如果按照常規(guī)的電源產(chǎn)品的認(rèn)證過程，一個(gè)創(chuàng)業(yè)公司很難迅速打開市場(chǎng)，很難跟一個(gè)建制完整的國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的。所以與國(guó)際大鱷企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)靈活的電子市場(chǎng)的無限機(jī)遇在游擊戰(zhàn)法上能夠得到更大的發(fā)揮。

　　比較復(fù)雜和困難的環(huán)節(jié)是芯片設(shè)計(jì)和制造。如何有效地整合資源建立一個(gè)健康的體系，建立龍頭企業(yè)，找準(zhǔn)突破口產(chǎn)品，這就是國(guó)內(nèi)目前的發(fā)展瓶頸。

　　這個(gè)環(huán)節(jié)面臨的挑戰(zhàn)與微電子行業(yè)面臨的問題很多是一樣的。更加復(fù)雜的是，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的傳統(tǒng)過分的區(qū)分光電子和微電子兩個(gè)領(lǐng)域，整個(gè)行業(yè)缺乏溝通。GaN和SiC通常被歸到光電子，而現(xiàn)在的電力電子和射頻器件又是傳統(tǒng)的微電子行業(yè)。都是半導(dǎo)體物理那點(diǎn)事，何必光電子和微電子分的那么清楚呢!士蘭微同時(shí)具有LED生產(chǎn)線和微電子生產(chǎn)線，因此在電力電子方面發(fā)力GaN器件就具有先天的優(yōu)勢(shì)。

　　對(duì)于其他企業(yè)，比如LED企業(yè)跨界微電子，微電子企業(yè)從Si向第三代半導(dǎo)體延伸，往往缺乏思路。國(guó)家通過關(guān)鍵科技攻關(guān)項(xiàng)目組織相關(guān)的光電子企業(yè)和微電子企業(yè)合作，客觀上起到了牽線搭橋整合國(guó)內(nèi)資源的作用。第三代半導(dǎo)體相關(guān)的的聯(lián)盟機(jī)構(gòu)協(xié)助地方政府建立SiC和GaN先進(jìn)工藝平臺(tái)，大幅降低創(chuàng)業(yè)企業(yè)的開發(fā)成本，推進(jìn)SiC和GaN產(chǎn)品市場(chǎng)化的速度。

　　作為工程人員在技術(shù)開發(fā)上要立足于小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)一點(diǎn)點(diǎn)的攻關(guān)。這里要向政府科技項(xiàng)目建議，不要盲目追求所謂有顯示度的空洞項(xiàng)目，比如多少多少伏 MOSFET，IGBT，而應(yīng)該突出單步關(guān)鍵工藝的開發(fā)?，F(xiàn)在有些項(xiàng)目我稱之為“斷子絕孫”的項(xiàng)目，枉顧具體工藝問題沒有解決的現(xiàn)實(shí)，直接按照理想器件的終極指標(biāo)立項(xiàng)。一切都是為了能夠得到項(xiàng)目，根本不考慮項(xiàng)目結(jié)題。更不好的是，這樣斷絕了很多更具體可行項(xiàng)目立項(xiàng)的可能。

　　比如，我們?cè)诟胤娇莆懻撌欠褚獙?duì)SiC 柵氧化膜工藝立項(xiàng)研究的時(shí)候，就被質(zhì)疑，1200V MOSFET器件都已經(jīng)已經(jīng)支持過了為什么還要支持這個(gè)工藝。所以除了科研人員要自律之外，在科研項(xiàng)目的支持上應(yīng)該建立一個(gè)專業(yè)負(fù)責(zé)的專家團(tuán)隊(duì)，同時(shí)科研項(xiàng)目立項(xiàng)論證的時(shí)候，就要以具體的科學(xué)和工程技術(shù)問題解決為目標(biāo)。