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編者按：《閎議》訪談節目由《中國科學院院刊》與中國互聯網新聞中間聯合出品，通過采訪兩院院士及專家學者，深度探討邁進“十四五”的中國社會在各領域的發展前路。以客觀、精準的解讀，科學、前瞻的思慮，為站在“兩個一百年”歷史交匯點上的中國發展破題解惑，為邁向第二個百年目標貢獻聰明氣力。
崇論閎議，尋策問道。
中國網/中國發展門戶網訊 碳化硅（SiC）晶體是一種機能優異的寬禁帶半導體資料，在發光器件、油氣分離器改良版電力電子器件、射頻微波器件制備等領域具有廣泛的應用。但其晶體生長極其困VW零件難，上德系車零件世紀90年月只要少數發達國家把握SiC晶體生長和加工技術。SiC晶體國產化，對防止我國寬禁帶半導體產業被“洽商”至關主要。中國科學院物理研討所碳化硅晶體生長和加工技術研發及產業化團隊（以下簡稱“團隊”）自1999斯柯達零件年以來，安身自立研發，從基礎研討到應用研討，衝台北汽車材料破了從生長設備到高質量SiC晶體生長和加工等關鍵技術，構成了具有自立知識產權的完全技術路線，實現了SiC晶體國產化、產業化，產生了傑出的經濟和社會效益，推動了我國寬禁帶半導體產業的發展。團隊是以獲得了中國科學院2020年度科技促進發展獎。針對第三代半導體焦點資料碳化硅的發展和應用，國際差距以及對促進“雙碳”目標的實現起到的感化等熱點話題，中國科學院物理研討所先進資料和結構剖析實驗室主任、團Benz零件隊負責人陳小龍研討員接收了《閎議》訪談節目標專訪。
中國網：今朝碳化硅在我國相關產業領域中的應用情況若何？加速推進其產業化進程對于“雙碳”目標的實現將起到什么感化？
陳小龍：碳化硅半導體現在差未幾構成一個完全的產業鏈了，從晶體生長，也就是晶圓制備，到內涵生長，到器件，到模塊，到應用，現在國內已經初步樹立起來了。
碳化硅屬于第三代半導體資料，和第一代以硅為主、第二代以砷化鎵為主的半導體資料比擬，它有良多的優點。此中它的帶隙特別年夜，導熱特別好，耐擊穿場強也特別高，特別適合于做年夜功率半導體器件。好比說現在的電動汽車，用碳化硅器件做逆變器、電控器件，甚至是車載充電樁，可以做得體積小，份量輕，對于進步電動汽車的續航里程特別有好處，同時轉換效力高，比較節能。未來碳化硅器件的發展將向電壓等級更多、功率更高標的目的發展，應用于軌道路況和智能電網等領域。
一切這些應用的驅動力是節能環保，合適國家碳達峰、碳中和的總體戰略。 碳化硅資料，由于它的物理特徵，功率器件在做頻率轉換的時候，開關特徵好，下降能耗，比硅基器件有優勢，尤其是在高電壓和高功率的應用場合。從這個意義上講，將來會在越來越多的領域獲得應用，達到節能減排的目標。 別的一方面，碳化硅器件可以在一些溫度較高的場合下應用，我們了解硅基器件在良多場合下都需求冷卻，浪費動力，而碳化硅在良多場合可以直接用，不需求冷卻，起到節能減排的感化。
中國網：團隊在碳化硅晶體生長和加工技術研發過程中，實現焦點關鍵技術衝破的最年夜難點是什么？
陳小龍：從上個世紀50年月，人們就了解碳化硅這個資料的半導體特徵很好。可是水箱水在資料制備方面一向沒有獲得衝破，硅獲得了衝破，是以硅資料器件就敏捷發展，一向到明天，硅依然是微電子領域里最主要的資料。碳化硅一向到上個世紀90年月才有所衝破，這個衝破重要是以american科銳公司為代表做的任務。
中科院物理地點1997年就開始安排關于寬禁帶半導體的任務，團隊從1999年開始這方面的研討，當時的情況是在“一窮二白”的條件下，沒有任何技術，也沒有設備，一切從零開始，搭建設備，做一些很是基礎性的實驗，摸清它基礎的生長規律，這個（過程）就用了差未幾6年的時間。到2006年，我們能夠做出2英寸的晶體來了，在國內率先開始產業化的任務。再接下來就是與北京天科合達共同努力把尺寸從小到年夜，2英寸、4英寸、6英寸，這樣來發展，因為半導體包含硅就藍寶堅尼零件是這樣發展起來的，尺寸越年夜，晶圓占整個器件的本錢會下降。
這里面我們覺得最年夜的困難就是，起首在基礎研討方面，它的一些基礎規律，還是很難往摸索，因為這個資料在很是高的溫度下，在2300度-2500度進行生長的，難于直接觀察晶體生長情況，這是研討上的難點。別的整個生長過程，觸及到很多多少問題，包含相變的問題，各個晶型彼此轉換的問題，氣氛的把持問“聽到你這麼說，我就放心了。”蘭學士笑著點了點頭。 “我們夫妻只有一個女汽車零件報價兒，所以花兒從小就被寵壞了，被寵壞了，題，在“奴隸們也有同感。”彩衣立即附和。她不願意讓她的主人站在她身邊，聽她的命令做點什麼。生長中怎么樣防止缺點，尤其一些微觀缺點的構成等等問題。
進進產業化Porsche零件階段的最年夜問題，就是怎么樣進步晶體的汽車零件進口商良率，也就是長出來之后，它水箱精的重復性和穩定性必定要高，這個和實驗室研討就分歧了。產業化是一個生產的行為，請求每次生長高度分歧，最主要的還是要下降本錢，能夠滿足下流客戶的需求。假如質量在分歧的批次中有波動，下流客戶是不克不及接收的。
在基礎研討和生產中，都有各自很是難解決的困難，我們團隊也是經過了20多年，基礎上圍繞著這兩個問題，到現在也是一向在往前走。基礎問題還觸及到進一個步驟增添尺寸，6英寸也不是一個截止的尺寸，還有8英寸，每增添尺寸都會帶來新的問題，這是基礎研討的問題。生產中也是同樣的問題，尺寸增長也會帶來新的問題，無論是生長還是后續加工，都會有新問題出現，都需求不斷往解決。這就是它在研制和產業化中重要的問題和難點。
中國網：今朝團隊在促進碳化硅產業化發展方面，有著怎樣的布局？
陳小龍：2006年，我們是全國最早開始碳化硅產業化任務的，初期碰著了良多困難，物理所和投資方，一起配合成立一家公司，叫北京天科合達半導體股份無限公司，這個公司2006年景立到現在已經15年了，從小到年夜，現在已經發展到比較年夜的規模了，現在公司已經有大要七八百人的規模，晶體生長爐有500多臺，包含相應的加工線。重要的生產基地在北京，總部也在北京。2020年的產值是2.3億元國民幣擺佈，本年還會繼續增長，不出不測會超過3億元國民幣的產值。這也是趕上了碳化硅產業處于爆發開始的階段，是以我預計這個公司會持續不斷地疾速發展。這個公司一開始就跟物理所親密結合，配合樹立了研發實驗室，在此期間物理所培養了良多學生進進到天科合達，整個的技術研發才能還是很強的。這也是一個很好的產學研結合的例子。
中國網：今朝團隊研發過程中在自立知識產權方面，獲得了哪些結果？
陳小龍：這個項目我們從一開始做起，晚期是物理所，除了發表文章之外，我們很重視申請專利，較早地申請了一些關鍵專利，保護知識產權。成立公司以后，重要是物理所和公司一路，研發申請了一批專利。總計有40多項專利，此中6項是國際專利，除此之外我們還擬定了3個國家標準。從2006年開始，我們是全國最早把碳化硅進行產業化的，是以我們有機會制訂一些國家標準。再就是一些行業標準，數目也有七、八項。接下來這個任務應該是貫穿在BMW零件整個研討和生產當中的，今后還會不斷往申請專利、撰寫標準等等。
這些專利觸及到整個碳化硅晶體生長，包含后續加工，幾乎每汽車空氣芯個工藝環節都已經包括。好比設備有設備專利，我們的賓利零件設備有自立知識產權的設備專利，有晶體生長方式的專利，包含后續加工的專利，還有我們的產品專利，自立知識產權覆蓋到碳化硅晶體的整個產業鏈，都是有布局的。
中國網：您認為當前我國寬禁帶半導體資料發展的機遇和挑戰是什么？
陳小龍：依照半導體晶圓發展的規律，將來尺寸會越做越年夜，它的驅動力是使得晶圓資料在器件整個本錢中占比下降。今朝碳化硅資料本錢在器件中占比很是高，達到70%，而硅不到10%。我們今朝正在做的研發，是做到8英寸，別的一個任務是千方百計進步晶體良率，進步良率也是下降本錢的一種主要途徑。
團隊除了進行碳化硅方面的研討，還做一些其他寬禁帶半導體的研討，好比說氮化鋁，它是別的一種寬禁帶半導體，這個半導體的帶隙更寬一些，它的發展沒有碳化硅那么快，現在還沒有年夜規模地應用，可是未來的遠景還是不錯的。
從國家范圍來看，現在國內也有不少做晶圓的企業也已經起來了，新增的企業良多，現在至多有10家以上，今后還會變多。台北汽車零件現在面臨的一個問題是，我們的質量還是要進一個步驟進步，尺寸也需求進一個步驟加年夜。
別的我們跟國外最先進程度還有必定差距，雖然不像硅的差距那么年夜，可是還是有差距，國家應該在各方面鼎力進行支撐Bentley零件，使我們盡快趕上國際最先進的程度，使我們在碳化硅整個產業鏈中，一切的資料都是我們國家本身生產的，不要（依賴）進口。
中國網：現在我國寬禁帶半導體資料的研討發展程度國際差距有多年夜？要縮小差距，需求做哪些盡力？
陳小龍：整個碳化硅寬禁帶半導體，和國際上最先進的程度汽車材料報價還是有些差距的，在晶圓方面應該有2-3年的差距，內涵方面，研討自己差距不年夜，可是產業化方面會有一些差距，良率不如人家高。在器件方面的差距稍稍年夜一點，有些有3-4年的差距，因為最先進的3300伏的器件，國外已經有進進市場的了保時捷零件，今朝國內1200伏的MOS器件，有一兩個企業剛剛開始成熟，能夠進進市場了。
為了加速國內碳化硅產業的發展，我覺得汽車冷氣芯國家應該出臺一些政策，好比今朝最年夜的用量是車企，電動汽德系車材料車發展很是快，往年全國產量也就是100多萬輛，到本年3季度據統計已經超過了200萬輛，2021年全年無望達到300萬輛，發展長短常迅猛的。現在良多電動汽車是采用了碳化Audi零件硅器件的，可是年夜都采用了國外的器件。國家可以出臺一些政策，鼓勵我們的車廠用國產的器件。好比說在稅收上給予一些優惠等等辦法，這樣汽車材料可以帶動國內碳化硅器件廠商的發展，否則的話，還是會被國外碳化硅器件廠商占據中國的市場，因為中國的市場在全球占到40%以上，很是宏大。
中國網：作為新資料領域的領軍科技任務者，面對“十四五”期間我國經濟社會發展的新形勢、新挑戰、新任務，您對碳化硅產業化發展有什么建議？
陳小龍：回顧整個產業化走過的15年旅程，起首企業能夠成長起來，必須感謝國家各個部門的鼎力支撐，因為在晚期，碳化硅下流產業沒有牽引，重要是遭到包含國家天然Skoda零件科學基金委、科技部、北京市、汽車零件貿易商新疆生產建設兵團等等的資金方面的鼎力支撐，應該說國家對科研人員進行科技結果轉化，也是一向不斷出臺新的政汽車機油芯策進行鼓勵，作為一名基層科研人員，我汽車零件的體會是在轉化中，國家政策不錯，一向在鼓勵。做基礎研討長短常主奧迪零件要的，只要把握了更多的基礎規律，才幹賓士零件把產品做得更好，對產業化的支撐感化長短常年夜的。
在產業化過程中，我覺得有一點能夠今后需求留意一下，國家政策不錯，對一個研討機構，負責結果轉化的同道，還要進一個步驟進步他們的積極性，單位里負責產業化任務的同道們，也有他們的擔心，怕政策掌握禁絕，能夠會觸及到國有資產流掉等等問題。一個好的做法是，就是給這些負責產業化的同道們，給獎金也好，給股權也好，給他們年夜的激勵，讓他們有積極性。現在有的單位已經開始實施。別的一方面，科研任務者和治理者都需求加強本身對政策的學習，能夠在產業化過程中掌握住使得國有資產不會流掉，單位的好處要考慮到，個人的好處也考慮到，把這三者的關系理順好。
（本期策劃：楊柳春、王振紅；編審：楊柳春、王振紅、王虔；編輯：王振紅、楊柳春、武一男；攝像/后期：朱法帥。出品：《中國科學院院刊》、中國互聯網新聞中間；制福斯零件作：中國網、中國發展門戶網）
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