“生產(chǎn)集成電路所需要的硅材料已趨近**，但是未來還有什么材料可以替代硅，這是業(yè)界急切希望解決的問題”。中國科學(xué)院院士、國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部主任郝躍近日在 “紀(jì)念集成電路發(fā)明60周年學(xué)術(shù)會議”上如是說。該會議由中國電子學(xué)會、中國科學(xué)院信息技術(shù)科學(xué)部等共同主辦。

自1958年杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯先后發(fā)明集成電路后，使得大規(guī)模集成電路被植入在半導(dǎo)體上，體積小、處理能力和可靠性強、性價比高的集成電路逐漸在軍用、民用的產(chǎn)品市場占據(jù)重要地位。集成電路的發(fā)展水平也成為衡量一個國家綜合實力的重要標(biāo)志。

但是，我國的集成電路卻主要依賴進口。數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國集成電路進口額1.76萬億元人民幣，遠超過石油和天然氣的1.1萬億元，是*大的進口商品，先進工藝制造用的設(shè)備和材料主要還依賴進口，因此，在先進半導(dǎo)體工藝技術(shù)方面，我們還要做更多的努力。

禁帶寬度是衡量集成電路上的半導(dǎo)體器件的重要指標(biāo)。禁帶越寬，器件的擊穿電壓就越高，這樣的半導(dǎo)體器件能夠獲得更大的輸出功率。由這些材料制成的寬禁帶或超寬禁帶半導(dǎo)體，其關(guān)態(tài)特性接近于絕緣材料，在高溫、高壓、高頻、大電流等*端工作條件下優(yōu)勢明顯，并且損耗小。常見的寬禁帶材料包括氮化鎵、碳化硅等，禁帶寬度超過4個電子伏特的材料被稱為超寬禁帶半導(dǎo)體材料，包括金剛石、氧化鎵、氮化鋁等。

與會專家介紹，目前中國應(yīng)用寬禁帶半導(dǎo)體方面已進行了多種嘗試。2017年中國氮化物半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)突破了5000億；電子器件，尤其是微波毫米波器件已開始用于通訊、雷達、對抗、衛(wèi)星通信等行業(yè)；未來寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件將在新能源汽車、電力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。

業(yè)內(nèi)人士表示，寬禁帶半導(dǎo)體的發(fā)展目前也面臨機遇和挑戰(zhàn)。中國與世界寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展水平相比，總體上來看差距已經(jīng)很小，但在一些基礎(chǔ)研究方面依然進展緩慢，如基礎(chǔ)的材料，以襯底材料為例，我們大尺寸高純碳化硅的生長和加工方面，目前同國外還有一定的距離，而這些材料國外對我們嚴(yán)格禁運，必須要我們自己解決這些困難。因此，這就需要我們大學(xué)、研究所和產(chǎn)業(yè)緊密合作，突破瓶頸，解決這些卡脖子的問題。

針對目前寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)盲目快速發(fā)展的問題。郝躍說：我們剛做LED的時候，一個管子（藍光管）大概一美元，現(xiàn)在同樣性能的管子大概就一兩分錢人民幣，群起而上使行業(yè)利潤大幅下降。從某種意義上講，這種發(fā)展方式大大降低了芯片的成本，但也導(dǎo)致投入開發(fā)高端芯片的資本不足，如高效率大功率的LED芯片領(lǐng)域的技術(shù)還主要掌握在國外公司手里；射頻微波以及電力電子領(lǐng)域技術(shù)門檻較高，企業(yè)盲目投入很可能在未走向市場前就被淘汰。因此，如何高度集中地把我們的資金和智力發(fā)力于一個明確的方向上來，這值得我們共同努力。”