院士专家、知名学者企业代表齐聚厦门,把脉宽禁带半导体前沿机遇与挑战

日期:2021-11-10     来源:半导体产业网    
核心提示:2021年11月7-10日,以芯动力 新征程宽禁带半导体的机遇与挑战为主题的第四届全国宽禁带半导体学术会议在厦门盛大召开。大会现场
2021年11月7-10日,以“芯动力 新征程——宽禁带半导体的机遇与挑战”为主题的第四届全国宽禁带半导体学术会议在厦门盛大召开。
 
 
 
近年来,宽禁带半导体已成为全球高技术竞争战略制高点之一,国际半导体及材料领域研究和发展的热点,基于宽禁带半导体材料,半导体照明已经形成巨大规模的产业,并在电子功率器件领域继续深入发展。本届会议由中国有色金属学会宽禁带半导体专业委员会、中国电子学会电子材料学分会、第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)联合主办,厦门大学、南京大学承办,福建省半导体光电材料及其高效转换器件协同创新中心、福建省半导体材料及应用重点实验室、厦门市未来显示技术研究院、厦门大学物理科学与技术学院、微纳光电子材料与器件教育部工程研究中心、半导体照明联合创新国家重点实验室、北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司全力协办。
 
其中,中科潞安、亚格盛电子、中微公司、先普、奥趋光电、Crystal、昂坤视觉、南大光电、Novel Crystal、中镓半导体、金竟科技、力冠微电子装备、良允科技、化合积电、志橙半导体、南京伯奢咏怀、上海翱晶、卓立汉光、纳维科技、尚勤光电、迈塔光电、中电化合物、恒普真空、镓特半导体、中紫半导体、泰克科技、鹏城半导体、鸿阳科技、JAPAN CREATE、江苏第三代半导体研究院、元旭半导体在内的国内外知名厂商的参与展示,以及来自国内宽禁带半导体领域学术界、产业界的专家学者、科研技术人员、院校师生、企业家代表近150家单位超500人参与。围绕宽禁带半导体材料生长技术、材料结构与物性、光电子和电子器件研发以及相关设备研发等领域开展广泛交流,促进产学研用的交流合作。
 
开幕式
 
 
开幕大会
 
在11月8日上午召开的开幕大会上,中国科学院院士、国家自然科学基金委员会信息科学部主任、西安电子科技大学教授郝跃,大会主席、第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长、国家半导体照明工程研发及产业联盟理事长吴玲,大会主席、厦门大学校长张荣教授,集美大学党委书记沈灿煌,厦门市科技局局长孔曙光,中国有色金属学会宽禁带专业委员会常务副主任、北大东莞光电研究院常务副院长、北京大学教授张国义,半导体照明联合创新国家重点实验室主任、中国科学院半导体研究所研究员李晋闽,北京大学理学部副主任沈波教授,江苏第三代半导体研究院院长、中科院苏州纳米所副所长徐科研究员,国家电网全球能源互联网研究院原副院长、厦门大学讲座教授邱宇峰,东北师范大学副校长徐海阳教授,第三代半导体产业技术创新战略联盟秘书长于坤山,三安光电股份有限公司总经理林科闯,厦门光莆电子股份有限公司董事长林瑞梅等一大批国内宽禁带半导体领域业界资深专家、教授和优秀中青年学者、以及产业界科研技术人员、机构嘉宾、院校师生、企业家代表等超500人参与本次学术盛会。
 全景
大会现场
 
在8日上午召开的开幕式上,厦门大学校长张荣教授,中科院院士、国家自然科学基金委信息学部主任、西安电子科技大学教授郝跃,中国有色金属学会宽禁带专业委员会常务副主任、北大东莞光电研究院常务副院长、北京大学教授张国义,第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长、国家半导体照明工程研发及产业联盟理事长吴玲,厦门科技局孔曙光局长先后为大会致开幕词。因新冠肺炎疫情阻隔,诺贝尔物理学奖获得者天野浩(Hiroshi Amano)教授通过视频方式为本届会议致辞。
 
QQ截图20211108095051
 
厦门大学校长张荣教授
 
张荣校长致辞时表示,厦门大学是国内最早创办半导体学科的高校之一,厦门大学半导体研究和厦门半导体产业的发展共同进步,在政府和产业的支持下不断取得新进展,利用地缘优势,厦门大学与当地的三安光电、光莆电子、乾照光电等企业联合攻关,重点开展关于基于宽禁带半导体的固态照明光源、深紫外消杀技术等方面的交流合作,推动宽禁带半导体的技术转化和创新。今年是国家“十四五”的开局之年,站在新起点,新征程上,如何迈好我国宽禁带半导体发展的步伐至关重要,面对当前的科技博弈,科技的自立自强,是应对风险挑战的必然选择。
 
QQ截图20211108095140
 
中科院院士、国家自然科学基金委信息学部主任、西安电子科技大学教授郝跃
 
郝跃院士致辞时表示,宽禁带半导体被列为国家“十四五”发展规划中,国家自然科学基金委非常关注宽禁带与超宽禁带半导体的发展,希望从基础研究的角度不断推进宽禁带和超宽禁带半导体的发展,先从重大项目群开始,成熟后考虑再推进重大研究计划,推进宽禁带和超宽禁带半导体基础研究的关键和核心技术的突破,利用这次机会,希望广大业界同仁可以探讨宽禁带半导体的发展,以及如何利用好机遇,不断推进产业的进步和发展。
 
中国有色金属学会宽禁带专业委员会常务副主任、北大东莞光电研究院常务副院长、北京大学教授张国义
 
张国义教授致辞时表示,以碳化硅、氮化镓等为代表的宽禁带半导体发展是国际热点,在半导体照明领域已经形成规模化的产业,在功率器件和射频器件方面不断深入发展,氮化镓、金刚石等为代表的新材料半导体迅速发展,一些新的材料正在扩展,宽禁带半导体未来会越来越宽广。会议对于促进交流,协同创新起到了积极的作用,也得到高度认可,影响力日益增大,希望大家通过此次会议广泛的讨论交流,发现合作机会,实现优势互补,助力我国抢占宽禁带半导体国际战略制高点,推动科学技术发展进步。
 
 
诺贝尔物理学奖获得者天野浩(Hiroshi Amano)教授
 
Amano教授视频致辞时表示,宽禁带半导体在解决全球性的问题上,正变得越来越重要,比如硅基功率器件面临的不足,可以利用宽禁带半导体来解决,基于宽禁带半导体的高频晶体管能够为5G甚至是5G之后的无线通信系统提供支持,此外,还可以用于抑制新型冠状肺炎传播的深紫外消毒器制备。深信会议能圆满成功,所有与会者都能享受到精彩的演讲和热烈的讨论,并启迪下一步的创新和研发。
 
 
第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长、国家半导体照明工程研发及产业联盟理事长吴玲
 
吴玲理事长致辞时表示,从国际形势来看,我们面临非常严峻的发展环境,半导体在科技创新,产业发展方面到了一个很关键的时期,宽禁带半导体不仅仅在支撑双碳实现,支撑数字化,智能化以及产业提升等方面具有非常重要的作用,而且如果能和我国巨大的能源,交通,信息,智能制造巨大市场需求相结合,有可能形成在全球的技术优势和产业制衡,重塑全球半导体产业格局。第三代半导体的发展对业界同仁也是千载难逢的机遇,希望大家利用好这次会议的平台充分交流讨论,推动政产学研深度融合,以及学科的交叉融合发展,也希望厦门利用好这次机会,如同推动半导体照明产业发展一样,再次做出表率。
 
 
厦门科技局孔曙光局长
 
孔曙光局长致辞时表示,宽禁带半导体的发展速度非常快,厦门产业发展基础好,发展速度快,经过多年的发展,在光电领域已经有很好的积累,在发展宽禁带半导体中具有优势。2019年厦门就启动了未来产业培育工程,进行抢先布局,第三代半导体是其中之一,力争2025年实现第三代半导体产业相关的产值能达到200亿元以上,目前也形成了碳化硅和氮化镓两条产业链,厦门也积极推动布局,增大原始创新能力,希望大家共同努力,共创美好明天。
 
中科院院士、西安电子科技大学郝跃教授分享大会报告
 
中科院院士、国家自然科学基金委信息学部主任、西安电子科技大学郝跃教授带来了“宽禁带半导体电子器件新进展”的主题报告;三安光电股份有限公司林科闯总经理带来了“大功率GaN蓝绿激光器芯片设计、生长和制作 ”的主题报告;厦门大学校长张荣教授介绍了基于宽禁带半导体量子结构的物理效应与器件应用;中国科学院半导体研究所李晋闽研究员带来了“紫外LED研发及应用进展”的主题报告;厦门大学讲座教授邱宇峰分享了18 kV SiC IGBT的研制;TKK创新实验室教授Yogi Ota分享了宽带隙半导体、研发历史和实践。几大精彩主题报告,从技术、产业,趋势的角度,广度与深度结合,高屋建瓴,酣畅淋漓,带来一场知识与认知的激荡。
 
郝跃院士在报告中指出:“如今从世界范围来看,宽禁带半导体越来越得到重视,以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体开始进入发展成熟期,已经从研究阶段逐步向产业化发展,其中宽禁带半导体商用化程度越来越高,包括氮化镓、碳化硅等,而超宽禁带半导体包括金刚石、氧化镓和氮化铝等研究也有了进展。”同时在报告中也详细分享高频与超高频电子器件,毫米波GaN SBD、高线性GaN半导体器件,低电压GaN半导体器件-5G/6G射频终端器件,Si基GaN—高阻低损耗低翘曲外延与器件技术,超临界流体提高4H-SiC MOSFET器件性能等最新进展以及相关成果。
 
 
厦门大学校长张荣教授分享大会报告
 
量子结构材料与器件是近年来光电信息功能材料与器件研制的前沿,厦门大学校长张荣教授在报告中,详细分享了基于宽禁带半导体量子结构的物理效应与器件应用的最新进展以及研究成果,涉及到半导体带隙工程、态密度工程与元激发工程,利用带隙工程提升器件光电性能,利用态密度工程改善光发射性能,基于元激发工程的新型发光器件等。报告指出,利用带隙工程提升器件光电性能,固溶体技术、异质结构以及极化诱导的能带剪裁,支撑了高效率RGB发光二极管,高响应度雪崩倍增探测器件的发展。利用态密度工程改善光发射性能,从三维、二维到一维乃至零维的态密度工程,实现载流子的多种光电性质调控,包括偏振、载流子输运,调制带宽,发散角,自旋和Droop效应等。基于元激发工程的新型发光器件,基于量子限制结构和金属等高激元的元激发调控形成了多粒子耦合的准粒子,提升了宽带隙材料的自发辐射率,实现了低阈值激光和偏振调控。
 
 
三安光电股份有限公司林科闯总经理分享大会报告
 
氮化镓基激光器将半导体激光器的波长拓展到蓝、绿光波段,带动大色域激光显示、高亮度激光照明等领域的技术革新,并正兴起为激光加工铜、金等金属的最好光源。在投影显示,激光加工,激光照明,存储等领域具有重要的应用前景与广泛的市场需求。三安光电股份有限公司林科闯总经理在报告中,结合相关研究分享了大功率GaN蓝绿激光器芯片设计、生长和制作以及三安光电最新的研发成果以及发展路线图,涉及大功率GaN蓝光激光器特征,GaN绿激光器界面改进等。
 
中国科学院半导体研究所李晋闽研究员分享大会报告
 
随着紫外光固化技术日臻成熟,其在固化领域的应用份额在逐年上升。新冠疫情加速了紫外杀菌消毒市场培育,对深紫外LED产业发展起到了极大的推动作用,吸引更多的企业投资深紫外LED产业。在生物医疗、防伪鉴定、净化领域、计算机数据存储和军事领域,紫外LED技术不断取得突破,新的应用替代也在不断发生。尚处于技术发展期的紫外LED技术已呈现出广阔的市场应用前景,有望继通用照明之后,成为半导体光电领域又一具有巨大市场前景的新兴产业。李晋闽研究员在报告中全面分享了紫外LED技术现状与发展趋势,紫外LED应用示范与产业机遇。他表示,氮化物深紫外LED作为下一代紫外光源,具有广阔的应用前景,紫外LED应用市场正面临快速增长的良好机遇,及早部署,把握先机,方可有望成为未来的市场领导者。深紫外LED产业面临着从装备、外延、芯片到封装中的一系列技术挑战,其中尤其以装备和外延最为核心,开发出高性能的深紫外MOCVD装备是突破 深紫外LED产业瓶颈的关键。
 
 
厦门大学讲座教授邱宇峰分享大会报告
 
大功率电力电子器件是推动电网向柔性半导体化方向发展的电力电子装备的核心,碳化硅电力电子器件已经成为国内外研究和产业化热点,电力电子装备技术随功率半导体器件的发展而逐代演进。功率半导体器件的发展是推动力电网电力电子装备演进关键因素。碳化硅器件具有高结温、高电压、高频的特点,非常适合电网应用,其广泛应用将推动电网的电力电子化进程。高压大功率碳化硅器件研制仍需突破电流密度、大尺寸衬底外延、低寄生参数封装,成品率等问题。邱宇峰教授在报告中分享了能源转型背景下电网形态的演进,硅基器件制约电网柔性半导体化进程,高压SiC  IGBT面临的衬底质量、外延生长、芯片设计、芯片工艺以及芯片解决方案、器件解决方案,封装解决方案等。他表示,新能源为主题的新型电力系统,要求电力电子装备在电力系统各个层面起到决定性支撑作用。硅器件性能参数已经接近极限,碳化硅器件的应用将大大推动电网柔性化、电力电子化进程。
 
 
KK创新实验室Yogi Ota教授远程云视频报告
 
因为疫情阻隔,KK创新实验室Yogi Ota教授通过远程云视频报告,分享了宽带隙半导体、研发历史和实践等内容,从不同角度分享了最新进展,包括射频功率的材料比较、电力应用热模拟等。
 
在9日下午召开的闭幕大会上,来自香港科技大学刘纪美教授、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐科研究员、英国谢菲尔德大学王涛教授、北京大学理学部副主任沈波教授、台湾交通大学郭浩中教授、山东大学徐现刚教授等嘉宾带来了精彩报告。
 
 
香港科技大学刘纪美教授云视频报告
 
香港科技大学刘纪美教授远程视频的方式带来了题为“高性能GaN垂直沟槽栅极MOSFET”的主题报告,具体分享了GaN功率晶体管:横向和纵向设计;GaN垂直沟槽MOSFET的优势与挑战;不同清洗处理器的设备结果;具有厚底电介质的器件设计;厚底电介质工艺等内容。
 
 
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐科研究员
 
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐科研究员详细分享了氮化镓单晶材料的HVPE法与液相法生长研究的最新成果。涉及GaN在尺寸Si衬底上的MOCVD外延生长、GaN在蓝宝石衬底上的MBE外延生长,HVPE方法和生长装备,HVPE生长GaN单晶衬底的现状,从界面到表面的应力调控和应力分布,HVPE方法生长GaN的厚度和位错密度的关系,生长界面调控和应力调控,降低位错密度,氨热法生长GaN的原理和装备等。报告同时指出,GaN单晶材料生长的关键难题是面临各类器件的特殊需求的挑战,比如更大的晶面尺寸,更高的晶体质量,更优异的光学质量,更优异的电学性能,合适的镜面取向,更低的成本等。
 
 
英国谢菲尔德大学王涛教授云视频报告
 
英国谢菲尔德大学王涛教授通过远程云视频的方式,分享了关于用于微型显示器和VLC的μLED和HEMT的,一种实现单片片上集成的直接外延方法。涉及到μLED显示屏的当前状态、内量子效率、外延生长,在单芯片上实现单片集成μLED/HEMT微显示的外延等。报告指出,研究开发出了一种新的选择性外延方法,在不涉及任何干蚀刻的情况下实现微型 LED;新的选择性外延方法,以集成具有最高EQE和最窄光谱线宽的μLED/晶格匹配DBR等。
 
北京大学理学部副主任沈波教授分享大会报告
 
AIN是具有战略意义的超宽禁带半导体,禁带宽度6-2eV,高击穿场强11.7MV/cm,高热导率3.41W/cm.K,具有二阶和三阶光学非线性。与GaN晶格失配率2.4%,热膨胀系数非常接近,在深紫外光电器件,高功率密度电子器件、滤波器、非线性光学器件等领域,具有不可替代的重要应用。北京大学沈波教授做了题为“高质量AIN单晶衬底和外延薄膜的制备”的主题报告,具体分享了AIN单晶衬底的PVT生长,蓝宝石上AIN薄膜的MOCVD外延生长,Si衬底上AIN薄膜的MOCVD外延生长等最新研究进展。
 
报告指出,AIN单晶衬底和高质量AIN外延薄膜是宽禁带半导体器件发展的关键基础材料,是国家的战略需求,也是国际上尚未攻破的难题之一。研究创新发展了“蔓延式PVT生长”方法,研制了PVT专用装备,初步解决了一系列技术难题,成功研制出2英寸AIN晶体和衬底晶片。创新发展了“小合拢区NPSS侧向外延”方法,蓝宝石衬底上AIN外延层XRD摇摆曲线半高宽132(002)/140(102)arcsec;AIGaN基MQW发光波长276nm时IQE达83.1%,p-AIGaN基MQW发光波长276nm时IQE达83.1%。研究也创新发展了“纳米图形化符合AIN/Si衬底”技术,Si衬底上AIN外延薄膜XRD摇摆曲线半高宽409(002)/677(102)arcsec 。
 
 
台湾交通大学郭浩中教授云视频报告
 
台湾交通大学郭浩中教授通过云视频报告,介绍了用于全彩显示和VLC的新型 microLED的最新技术成果以及相关应用的研究进展,包括下一代显示技术,MicroLED的全彩挑战、嵌入量子点的高均匀性和高效率纳米多孔GaN用于颜色转换MicroLED显示器,具有VLC应用潜力的高稳定性全彩显示设备,高速绿色半极性等。
 
 
山东大学副教授彭燕云视频报告
 
“芯片之争就是材料之争,没有材料核心技术,就相当于在别人的地基上盖房子,再大也不堪一击”,一代材料,一代芯片,半导体材料具有核心地位,当前从研发到规模量产,进入产业快速发展期,“十四五”开局之年,国家启动了多项第三代半导体项目,涉及新型显示和战略电子材料、高性能制造技术与重大装备等,政策支持力度更大,资产市场活跃。也面临着应用市场需求增长等机遇。
 
山东大学徐现刚教授(彭燕老师代讲)通过云视频方式带来了题为“碳化硅单晶衬底的研究进展”的主题报告,分享了SiC材料研究进展及产业现状等内容,包括SiC功率器件,SiC基射频器件,SiC生长系统,SiC中位错缺陷等。其中,报告指出,国内SiC商业化衬底以4英寸为主,逐步向6英寸过渡。微管密度小于1个/cm2 ,实现95%的衬底可用面积,存在单晶性能一致性差,成品率低下,成本高等问题,国产高性能衬底自给率仍然较低,占全球的市场份额不到5%。
 
大会现场
 
据介绍,本届会议为期两天,包含开闭幕两场大会,同期设置了“材料生长与表征”、“光电子器件及应用”、“电力电子器件及应用”、“新型宽禁带半导体材料及应用”和青年论坛五场同期分会,并有POSTER交流和企业展览展示。大会共收录论文摘要355篇,其中大会报告12个,邀请报告58个,口头报告71个,海报展示186个。根据注册统计数据显示参会代表超过600人,因疫情原因实际参会代表超过500人,赞助单位31家,29家企业参与展示,参与单位超过150家,线上开闭幕式报告直播观看人次超过13000+。
 
在疫情常态化防控背景下,本次全国宽禁带半导体学术会议的成功召开,无疑是对我国宽禁带半导学术研究与第三代半导体产业发展具有里程碑意义。在为期两天的会期时间里,密集的高水平报告,前沿研究内容分享交相辉映,让与会的嘉宾和青年科研代表享受到宽禁带技术“科研盛宴”。
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