大家可能不会想到,国际上还在争夺顶尖芯片工艺的技术时,中国早已开始布局新一代半导体材料的研发,预计这类材料能让我们摆脱传统芯片被垄断的束缚。
其实第三代半导体材料并不是一种,而是一类材料的统称,其中包含了碳化硅、硫化铂等多种化合物,未来市场规模或将突破68亿。前不久国内第一条,也是世界第三条碳化硅材料生产线正式建成,该生产线主要生产碳化硅和芯片,投资成本高达160亿。
预计该生产线建成后,能够将新一代半导体芯片的月产能提升到3万片。几乎同时,云南大学也已经研究突破了硫化铂材料的研发难题。
就以云南大学研制出来的硫化铂为例,这是一种稳定性能绝佳的半导体材料,比起传统芯片的研发材料,硫化铂性能更强,因此该材料是新一代半导体材料的最优选择。利用其研发出来的碳基芯片运行速度堪比十个传统芯片,能耗更是只有传统芯片的10%,故而更具竞争优势。
云南大学此次利用多年的研发经验,成功将硫化铂自身的性能缺陷解决完毕,未来在新一代的半导体生产线上将会得到广泛应用,甚至有希望追平国外的顶尖半导体研发技术。
除了云南大学的突破性成就外,前不久北京也建成了一个半导体研发基地,这一基地竣工后将会应用于第三代半导体材料的研发,未来将会在光电子等三大领域持续发力。
有了这所研发基地的支持,国产半导体行业将会出现工艺研发、封装检测等四个合作平台,届时国内半导体各大细分领域的企业都能在这个平台上共享技术,各取所需。
该基地分为两部分,其中一部分主要用于生产芯片,预计会创造出一千多个就业机会,并且每年都会产出100亿元的营收。
另一部分则主要用于工艺技术的研究,针对氮化镓等新一代化合物材料进行研发,其生产出来的产品已经应用到了国内的5G通信技术上,而且电动汽车的充电桩也有这类材料的参与组建。
以新材料氮化镓和碳化硅为例,其市场销售总额已经从2018年的5.71亿美元提升到了2020年的8.54亿美元,未来十年内,每年都会以两位数的速度往上增长,也就是在2021年会突破10亿美元,2029年会彻底超过50亿美元大关。
要知道氮化镓这类材料已经在市面上流行多年,其研发出来的二极管产品颇受欢迎,并且已经在市场中形成了较强的竞争力,2019年为了抢夺市场份额,不少企业纷纷对不同二极管产品进行降价,以谋求市占率的提升。
这类降价竞争非但没有产生恶劣的后果,反而促进了各大市场对氮化镓产品的疯狂采购,相关的产品层出不穷,一直到2020年底氮化镓在全球的营收已经突破了3.2亿。
同时碳化硅材料虽然是一种新材料,还没有打开广阔的市场,但是其优势不比氮化镓差,而且成本降低的空间非常大,未来极有可能会以低价的竞争优势取代氮化镓。
眼下不管是氮化镓还是碳化硅,两类新材料都已经拥有了数万个小时的检测使用经历,不管是产品供货商还是市场中的各大企业,都在利用权威标准进行一次次检测,已知的是这两类产品非但不存在任何问题,还将有巨大的性能优势。
比起传统芯片材料,这两类材料的电压低,能耗小,且价格便宜,目前已经有不少碳化硅材料开始大批量生产,未来手机和电脑的电源充电机都将采用碳化硅产品。
希望在国内各大企业和高校的联合推动下,国产第三代半导体材料能够在性能上得到不断的提升,彻底让中国半导体一改传统芯片受制于人的局面,领先各国。
页面更新:2024-04-19
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