碳化硅第三代半导体时代的中国机会

  5G通信、电动汽车等新兴起的产业对碳化硅材料将产生巨大需求，全力发展碳化硅产业，可引领带动原材料与设备两个千亿级产业，助力我国加快向高端材料、高端设备制造业转型发展的步伐。

  今年发布的“‘十四五’规划和2035年远大目标纲要”提出，我国将加速推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体新材料新技术产业化进程，催生一批高速成长的新材料企业。

  科技日报记者7月18日对业内专家进行采访时发现，他们对我国第三代半导体的发展持积极态度，并认为第三代半导体材料或许可为我们摆脱集成电路被动局面、实现芯片技术追赶和超车提供良机。

  半导体产业高质量发展至今经历了3个阶段，第一代半导体材料以硅为代表；第二代半导体材料砷化镓也已经大范围的应用；而以碳化硅为代表的第三代半导体材料，相较前两代产品性能优势显著。

  碳化硅又称碳硅石，是在大自然中也存在的罕见矿物，工业上以石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。

  山西烁科晶体有限公司（以下简称山西烁科）生产部经理、高级工程师毛开礼介绍，碳化硅有很独特的性能优势。它拥有宽禁带，使得单个器件可以承载上万伏电压；热导率高，工作可靠性强；载流子迁移率高、工作频率大，省电节能。这些优势让碳化硅材料的性能呈现指数级提升，用途也更为广泛。

  碳化硅是卫星通信、高压输变电、轨道交通、电动汽车、通信基站等重要领域的核心材料，尤其是在航天、国防等领域有着无法替代的作用。

  据中金企信国际咨询发布，目前我国在5G通信、电动汽车等新兴起的产业的技术水平、产业化规模等方面都处于国际优势地位，将促进我国上游半导体行业的持续发展，进一步提升国内半导体企业在国际市场的影响力，尤其对碳化硅器件将产生巨大的需求。

  毛开礼和记者说，N型碳化硅晶片可用来制造电动汽车等领域。据介绍，目前的电动汽车续航能力还是个问题。如果用上碳化硅晶片的话，就能在电池不变的情况下，使汽车的续航力增加10%左右。虽然碳化硅在电动汽车上的应用才刚刚起步，但每生产一辆电动汽车，至少要消耗一片碳化硅，按照我国电动汽车保有量每年增长70%的速度来看，碳化硅仅在电动汽车领域就将带动一个千亿级的产业集群。

  山西烁科总经理李斌和记者说，现在碳化硅产业正处于快速地发展时期，全力发展碳化硅产业，可引领带动原材料与设备两个千亿级产业，助力我国加快向高端材料、高端设备制造业转型发展的步伐。

  今年1月，湖南省首个第三代半导体产业园及国内首条碳化硅研发生产全产业链产线封顶。据介绍，该项目主要包含碳化硅长晶、衬底、外延、芯片、器件封装等厂房及相关配套设施建设，项目全面建成投产后，将形成碳化硅研发和生产全产业链两条生产线，生产可大范围的使用在新能源汽车、高铁机车、航空航天和无线通信等领域的高质量、低成本、高稳定性碳化硅衬底及各类器件。全部建成后预计可实现年产值120亿元以上，并可带动上下游配套产业产值预计超1000亿元。

  碳化硅单晶的制备一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。之前，这项技术只掌握在美国人手里，且长期对我国进行技术封锁。我国半导体材料长期依赖进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道不稳，随时都可能面对断供的风险，而且产品的质量也难以得到一定效果保证。

  李斌介绍，碳化硅晶体的生长条件十分严苛，不仅要经历高温还需要压力精确控制的生长环境，同时这些晶体的生长速度很缓慢，生长质量也不易控制。在生长的过程中即便只出现一丝肉眼无法察觉的管洞，也可能会影响晶体的生长质量。碳化硅晶体的生长过程就如同“蒙眼绣花”一样，因为温度太高，难以进行人工干预，所以晶体的生长过程十分容易遭到扰动，而如何在苛刻的生长条件下稳定生长环境，恰恰是晶体生长最核心的技术。要想生产出高质量的碳化硅晶片，就必须攻克这些技术难关。

  山西烁科经过反复钻研攻关，最终完全掌握了这项技术，打破了国外垄断，实现了高纯度碳化硅单晶的商业化量产。现在，山西烁科碳化硅半导体材料产能国内第一，市场占有率超过50%。

  山西烁科粉料部经理马康夫介绍，碳化硅晶片之所以如此珍贵，除了它应用范围广泛外，还因为其生产技术非常不易掌握。一个直径4英寸的晶片一次能做出1000个芯片，而直径6英寸的晶片一次则能做成3000个芯片。但从4英寸到6英寸，晶体的生长是最难破解的关键技术。

  碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热线胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还拥有很多用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长常规使用的寿命1—2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高,节约能源的效果好；低品级碳化硅（含碳化硅约85％）是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量；此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。

  李斌分析认为，目前碳化硅产业原材料占企业成本的65%，到2025年，仅山西烁科一家公司的原材料需求就可达6.5亿元左右。

  今年以来，有10多个碳化硅项目在全国各地开工或取得积极进展，可谓遍地开花：露笑科技在安徽合肥投资100亿元，发展碳化硅等第三代半导体材料的研发及产业化项目，还投资7亿元在浙江绍兴建成了碳化硅衬底片项目；华大半导体在浙江宁波投资10.5亿元的项目，计划年产8万片4—6英寸碳化硅衬底及外延片、碳化硅基氮化镓外延片；中科钢研在山东青岛建成集成电路产业园，有望打破碳化硅晶体衬底片依赖进口的局面；ROHM-臻驱科技在上海联合成立的实验室，致力于开发、测试及推广以碳化硅为基础材料的功率半导体技术……

  毛开礼表示，虽然碳化硅可被应用于新能源汽车、高铁机车、航空航天和无线通信等多个领域，可谓“万物皆可碳化硅”，但碳化硅的市场潜力还远未被挖掘，如果从产业链中游来看，我国第三代半导体器件市场有着非常大的增长空间，或能成为倒逼上游材料发展的一大动力。

  苹果公司10日在2024年全球开发者大会上推出个人智能系统“苹果智能”。该系统集成了生成式人工智能的强大功能，可应用于苹果多款产品。

  芒种时节农事忙。河南、山西等地麦收陆续进入尾声，湖南、江西一些地方正忙着种稻插秧。北方收麦、南方种稻，收与种紧密相连，南与北交相辉映，中部这片土地上充盈着丰收与希望的气息。

  记者10日从中国科学院云南天文台获悉，该台抚仙湖太阳观测和研究基地研究人员利用界面区成像光谱仪（IRIS）以及其他望远镜的数据，详细研究了太阳黑子中色球层本影波的精细结构，并在揭示其驱动源方面取得了新进展。此项研究表明，色球层本影波很可能是由声学波驱动的。

  《经济参考报》6月11日刊发文章《一个计量单位里的创新力｜1毫米精准控制造就机器人巧“手”》。现在，机器人的蛇形3D内窥镜和手术操作臂能够自单孔进入人体，在患者体内进行全方位、大范围的运动，兼顾高负载力和精细操控能力。

  在自主自立这一原动力的驱使下，李德仁还带领团队研制了我国天-空-地3S集成的测绘遥感系统，构建了自主可控的国产地理信息技术体系。那时，李德仁团队自主研发的“珞珈二号”卫星获取了河北受灾地区上空的雷达图像，并观测到一处堤防决口。

  6月5日，中国商飞公司一架ARJ21支线大型客机，分别从上海浦东机场和山东东营机场起飞，圆满完成首次加注可持续航空燃料（SAF）演示飞行任务，展现了加注SAF后两型国产商用飞机的良好飞行性能。此次两型国产商用飞机演示飞行所使用的SAF，采用了中国石化自主研发生物航煤生产技术。经过一系列技术攻关、装机验证工作后，该公司于今年2月获得中国民航局适航批准。

  “我们正在实施‘科技突围’工程，要把着力点放在有资源有特色有优势的稀土、乳业、新能源等领域，在点上争取实现‘起跑就领先’，以点带面把科技搞上去、把产业提上来。

  麻辣烤翅、鸡肉沙拉、鸡丝凉面……夏日时节，多样的鸡肉食品丰富着人们的餐桌。2021年，“圣泽901”“广明2号”“沃德188”等3个国产白羽肉鸡品种通过审定，打破了种源100%依赖进口局面。

  6月5日，中国商飞公司一架ARJ21支线飞机从上海浦东机场起飞，圆满完成首次加注可持续航空燃料（SAF）演示飞行任务。 两型国产商用飞机演示飞行所使用的SAF采用中国石化自主研发生物航煤生产技术，原料来自餐余废油。

  通过长期以来对石板滩生物群进行的大规模化石挖掘，团队于2019年新发现了一类大型的海绵动物化石，将其命名为“螺旋网格海绵”。 螺旋网格海绵化石的发现，表明前寒武纪存在非生物矿化的海绵动物。

  “三夏”时节是粮食生产的关键时期，夏收、夏种、夏管决定着全年粮食的长势，集聚农民的期望，影响经济的发展。针对粮食生产，习强调，推进高标准农田建设，推动实现粮食增产提质，建设更高水平的“齐鲁粮仓”。

  该平台此次搭载了北京星辰空间科技有限公司研制的毫牛级氪工质霍尔电推载荷，该电推载荷将用于在轨拖车原理验证。纳星三号A星、B星是由清华大学和北京天链测控技术有限公司联合研制的2颗遥感技术验证卫星，将开展对地遥感成像、对地光学信标导航验证。

  记者6日从天津大学获悉，该校生命科学学院康君副教授团队研究之后发现，辣椒中辣味成分大多数来自——辣椒碱，可激活胃内抗氧化系统，预防酒精所致的急性胃黏膜损伤。

  高考临近，考生如何科学饮食成了很多家长关心的问题。专家提醒，考生在备考期间，切忌盲目进补和过量饮用提神饮料，应保证睡眠、注意营养、适度运动。家长还应关注考生心理健康状态，避免将焦虑情绪传递给考生，多给考生一些正向鼓励，让其以积极乐观的心态面对高考。

  在6月5日世界环境日到来之际，中国科协生态环境产学联合体在京发布2023年度中国生态环境十大科技进展，涉及水质基准、气候效应、生态系统、长江模拟器、船舶低碳技术、农林废弃物、

  由浙江大学和中国科学院分子植物科学卓越创新中心科学家组成的联合研究团队，通过线粒体—细胞核协同演化研究，定位了新的长寿基因。

  清华大学航天航空学院、柔性电子技术实验室张一慧教授课题组在国际上首次研制出具有仿生三维架构的新型电子皮肤，可在物理层面实现对压力、摩擦力和应变三种力学信号的同步解码和感知，对压力位置的感知分辨率约为0.1毫米，接近于真实皮肤。相关研究成果日前在国际学术期。

  中国是全球生物多样性最丰富的国家之一。据统计，我国拥有高等植物39000多种，其中一半以上仅分布于中国；动物物种同样很丰富，其中鸟类1500余种，是世界上鸟类种数最多的国家之一。

  为新质生产力发展打造深层次地融合科创生态——全国无党派人士考察团2024年度重点考察调研观察

  近期，全国无党派人士考察团围绕“推动新质生产力发展的科学技术创新生态建设”，在安徽开展2024年度重点考察调研。