加强技术创新和示范应用，推进安徽省碳化硅芯片产业发展
时间：2023-04-21 09:15:04 来源：千叶帆 本文已影响人
文/司大杰(安徽省科学技术厅)
当今世界主要国家纷纷布局和发展以碳化硅为代表的第三代半导体产业，并与第一代、第二代半导体形成优势互补，从而促进该产业数字化、智能化发展。目前，全球碳化硅市场基本被国外企业垄断，美国Wolfspeed、德国Infineon、日本Rohm、意大利意法半导体、日本三菱约占国际市场的90%。总体来看，美国居于领导地位，占有全球碳化硅产量的70%～80%；
欧洲拥有完整的碳化硅衬底、外延、器件以及应用产业链；
日本则在设备和模块开发方面技术领先。国内的三安光电、晶盛机电、天岳先进、露笑科技、东尼电子、天通股份、凤凰光学、华润微、天赋能源等企业在碳化硅产业有所布局，但与国外龙头企业相比，产业规模、技术水平等均存在差距。
碳化硅器件因可满足高温、高功率、高压、高频以及高辐射等恶劣应用场景需求而广受关注，安徽省也有一定的发展基础。
1.产业基础情况
芜湖启迪半导体主要开展碳化硅外延生长、芯片设计、制造、封装等，2021 年收入超1 亿元；
芜湖瑞迪微主要开展碳化硅封装，目前已开始小批量生产；
合肥露笑、芜湖芯塔、滁州华瑞主要开展碳化硅衬底、芯片设计、封装，目前已进入送样阶段；
合肥世纪金光、铜陵微芯长江碳化硅衬底项目正在加紧建设。
2.技术攻关情况
为推动安徽省碳化硅产业高质量发展，2020 年以来，省科学技术厅加大对碳化硅材料、芯片及应用的支持力度，省科技计划项目以定向委托、公开竞争的方式立项4 项，项目总经费7400 万元，其中省财政投入1250 万元。芜湖启迪半导体大尺寸碳化硅外延晶圆项目已研发出应用于1200V 碳化硅二极管的外延片，碳化硅MOSFET 项目已开发出样品，正在开展可靠性验证；
西电芜湖研究院大尺寸碳化硅晶锭激光切割项目、阳光电源基于碳化硅器件的电驱动系统项目已开发出样机，正在开展性能验证。
3.下游应用情况
碳化硅芯片主要应用于高温、高频、抗辐射、大功率等场景，如5G、新能源汽车、高铁等。当前，安徽省把新一代信息技术、新能源汽车与智能网联汽车、人工智能等作为重点发展方向，拥有蔚来、江淮、奇瑞、阳光电源等众多应用单位，对碳化硅芯片需求较大。
1.关键技术薄弱
在单晶方面，6 英寸碳化硅单晶虽已实现量产，但是缺陷多、良品率低，8 英寸碳化硅单晶生长工艺与国外差距较大，国内处于研发阶段，国外已经量产；
在芯片制造方面，高质量栅氧制备工艺、欧姆接触工艺等不够成熟，导致芯片性能不佳、良品率低。
2.技术人才不足
由于国内碳化硅产业处于发展初期，企业盈利能力不强，在人才招引方面投入不够，对技术人才的吸引力不足，高端技术领军人才更是匮乏，没有实现真正的人才聚集。
3.示范应用偏少
由于国产碳化硅芯片与国外存在差距，在国外芯片不受限的情况下，应用端仍然优先选择进口芯片，导致国产芯片示范应用受限，无法形成“应用—反馈—升级”的技术迭代生态。
当前，第三代半导体产业正处于由形成期向成长期转变关键阶段，应进一步发挥安徽省技术及应用场景优势，提高产品性能，抢占国内外市场，避免国外企业在碳化硅器件领域形成新的垄断。
1.组织技术攻关
在碳化硅外延生长方面，以大尺寸、多片式高品质碳化硅外延晶圆为研究目标，依托芜湖启迪半导体突破碳化硅外延缺陷控制技术、大尺寸均匀性技术、晶圆加工工艺等，掌握自主知识产权；
在碳化硅器件方面，依托芜湖启迪半导体、中国电科43 所等开展碳化硅MOSFET 攻关，依托黄山市七七七电子有限公司开展碳化硅肖特基势垒二极管攻关，依托西电芜湖研究院开展碳化硅基GaN 毫米波功率放大器攻关；
在系统应用方面，依托安徽大学开展碳化硅车载高压电源系统攻关，依托鸿创新能源开展碳化硅电机驱动系统攻关。
2.搭建创新平台
依托芜湖启迪半导体、西电芜湖研究院、中国电科43 所等龙头企业和科研院所，筹建以碳化硅材料、器件及应用为研究重点的实验室、工程技术研究中心等，指导芜湖启迪半导体联合相关高校、科研院所和上下游企业，牵头筹建体系化、任务型创新联合体，推动产业链上中下游、大中小企业融通创新。
3.培养引进人才
落实“战略帅才”“产业英才”等人才计划，依托中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学、芜湖启迪半导体、西电芜湖研究院等，以研发平台吸引人才集聚，以重大科研项目带动人才成长，以完善配套条件解决人才后顾之忧，重点在碳化硅外延生长控制、功率器件、产业应用等方面培养引进一批高端人才。成立第三代半导体产业专家库，汇聚碳化硅领域两院院士、专业投资人、龙头企业负责人等，为安徽省碳化硅产业发展、技术攻关、政策制定等提供战略咨询。
4.开展应用示范
持续推进新一代信息技术、新能源汽车与智能网联汽车、人工智能、新能源等新兴产业发展，通过组织重大科技成果工程化专项，推动碳化硅芯片、器件在上述领域的应用，进一步提高产品可靠性和一致性，带动碳化硅衬底、外延、芯片、封装测试等关键环节技术升级及产品迭代。
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