“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
