站在风口上的第三代半导体，这个分园抓住了

2020-12-16新闻19

原标题：站在风口上的第三代半导体，这个分园抓住了

第三代半导体产业是北京市发展高精尖产业的重要内容之一，为重点打造北京第三代半导体产业聚集区，中关村管委会与顺义区人民政府共同制定了《关于促进中关村顺义园第三代半导体等前沿半导体产业创新发展的若干措施》（简称《措施》）。

《措施》以中关村顺义园为核心，重点支持企业研发、生产、制造、应用等多个环节，实现从衬底、外延、芯片及器件、封装检测以及设备和材料研发的第三代半导体产业全链条覆盖。

目前，中关村顺义园已聚集第三代半导体企业140余家。其中，面向5G通讯、新能源汽车、国家电网、轨道交通、人工智能等应用领域的产业化重点项目22个，初步实现了产业项目集聚、产业链式布局、产业生态优化的局面。

从衬底原料的生产，到芯片“地基”的建设，再到推动加工设备国产化……在中关村的这片热土，他们是如何一步步建设第三代半导体产业全产业链格局的呢？一起来看看吧。

清碳科技：生产半导体材料的理想衬底

金刚石俗称钻石，也被科学家称为“终极半导体”。其禁带宽度达5.47电子伏特，是硅的5倍，热导率是硅的14倍，击穿场强是硅的60倍……这些综合特性决定了它是电力电子半导体最合适的衬底材料。

走进清碳科技CVD金刚石工艺实验室，工作人员正在调试安装好的示范产线设备。设备由反应炉机体和工艺控制系统两部分组成。

“设备完成从碳原子提取到金刚石单晶沉积这一个生产周期，大概需要三至四周时间，可出产160至200克拉的金刚石单晶原石，单颗以10克拉左右为主，最大记录是30克拉。”北京清碳科技有限公司首席执行官宁树兴说道。

根据金刚石的物质特性，金刚石基半导体器件理论工作温度可达500多摄氏度，且具有极高的耐压性能和良好的散热能力，因此可被广泛应用于高频大功率应用场景，如大型雷达、智能电网、轨道交通、电动汽车等大功率高压器件。

目前，清碳科技已与清华大学相关科研团队结成战略合作伙伴，在中关村顺义园的支持下，成立北京清碳工程技术研究院，面向电子级金刚石材料制备和碳基半导体器件设计开展“产学研用”协同攻关，希望为第三代超宽禁带半导体前沿科技攻关和高端产业孵化的全球战略竞争奠定基础。

镓族科技：打好芯片生产的“地基”

圆晶片与外延薄膜统称为外延片，是芯片最上游的应用材料，所有芯片均以外延片作为基础，被业内形象的成为芯片的“地基”。

在镓族科技生产车间，晶片打磨机器正在高速运转，一位工作人员正坐在旁边非常细致地研磨和抛光晶片的衬底，一旁放置着不同形状大小的晶片。

将晶坯加工成圆晶片，并在圆晶片上成功镀膜，才算是成功生产出了外延片，外延片再经过微纳加工才能成为芯片，最后封装运用，这是一个非常复杂而又严谨的过程。

成立于2017年的北京镓族科技有限公司是目前首家同时将两项技术产业化的高新技术企业，拥有自主支撑氧化镓薄膜制备、氧化镓同质外延掺杂载流子流度控制等多项自主专利。

目前，镓族科技的单晶片及外延片已小批量生产，并在光电探测、功率器件、射频器件等领域广泛应用。高频大功率器件即将中试生产。

国联万众：碳化硅芯片及器件批量生产

碳化硅是新兴的二元系化合物半导体材料，在直流电源转交流电源的逆变器设计中，碳化硅模组代替原有的硅模组能够显著降低逆变器的重量和尺寸，同时做到节能，在相近的功率等级下，碳化硅模组逆变器重量可降低6千克，尺寸可降低43%，同时开关损耗降低75%。

简单来说，碳化硅其实是通过科学技术提取高纯度的硅粉和碳粉。经过单晶炉的单晶生长然后二次合成为粉料、晶锭，再经过35道工艺处理后才能成为一块块尺寸不一的芯片。

成立于2015年的国联万众，依托多年技术积淀，研发生产了拥有自主知识产权的碳化硅电力电子芯片及器件，包括肖特基二极管及MOSFET（氧化物半导体场效应晶体管）。

“在新能源汽车和充电桩领域，国联万众碳化硅芯片及器件可以节约万余元成本。”北京国联万众半导体科技有限公司市场部冯雪琳介绍，“经市场验证，碳化硅芯片及器件可以在一定程度上减少车载重量、降低用电及开关损耗，不仅节省了电动汽车内部空间，其耐高温（200摄氏度也能正常工作）特性也降低了对冷却系统的要求，节约了冷却成本。”

目前，国联万众的芯片及器件包括模块大部分应用于电力电子市场，为移动终端、智能设备提供低能耗、小型化、便携式的电源，已被长城电源、英飞特服务器等运用。

特思迪：半导体加工设备国产化

特思迪是一家专注于半导体领域高质量表面加工设备研发、生产和销售的高新技术企业，产品种类有减薄、研磨、抛光等半导体专用设备，可应用于碳化硅、氮化镓、氧化镓等第三代半导体衬底材料、芯片（包括5G射频芯片、微波芯片、功率芯片、光通讯芯片等）等领域。