由于中國(guó)在第三代半導(dǎo)體材料相關(guān)研究領(lǐng)域起步較晚，在材料獨(dú)立制備方面仍面臨困難。同時(shí)，我國(guó)對(duì)基本材料問題關(guān)注不夠；一旦投資和支持不足，相關(guān)人才難以吸引，人才隊(duì)伍建設(shè)問題將逐漸成為發(fā)展瓶頸。

夜幕降臨的北京，如果你有機(jī)會(huì)乘公共汽車經(jīng)過北四環(huán)，你會(huì)被閃亮多彩的鳥巢和水立方所吸引，甚至停下來欣賞。

這些彩色建筑的背后，主要是由于半導(dǎo)體照明技術(shù)的充分應(yīng)用。

可惜的是，水立方44萬套led照明設(shè)備，鳥巢約25個(gè).8萬套LED所有照明設(shè)備都是從美國(guó)購(gòu)買的（CREE）公司，很難找到國(guó)產(chǎn)的痕跡。

事實(shí)上，隨著第三代半導(dǎo)體材料成為全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)，中國(guó)正在趕上半導(dǎo)體材料發(fā)光設(shè)備、微波功率設(shè)備等關(guān)鍵研究領(lǐng)域，甚至開始試生產(chǎn)和試用。然而，與外國(guó)同行相比，差距仍然存在。

最大的瓶頸是什么？它是原材料。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員、中國(guó)電子學(xué)會(huì)半導(dǎo)體與集成技術(shù)分會(huì)秘書長(zhǎng)王曉亮表示，原材料質(zhì)量和制備問題亟待解決。

寬禁帶前景廣闊

材料、信息和能源構(gòu)建的當(dāng)代文明社會(huì)是必不可少的。中國(guó)科學(xué)院院士、半導(dǎo)體物理專家黃坤和夏建白曾指出，半導(dǎo)體不僅具有極其豐富的物理內(nèi)涵，而且其性能可以被不斷發(fā)展的精密過程控制，可以說是最重要的材料。

與第二代半導(dǎo)體材料(以砷化鎵和磷化鎵為代表)相比，氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）寬禁帶半導(dǎo)體材料具有功率密度大、體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊，被認(rèn)為是第三代半導(dǎo)體材料。

特別是在半導(dǎo)體照明和微波功率設(shè)備方面，許多國(guó)家加強(qiáng)了新一代半導(dǎo)體材料的部署，不愿落后。王曉亮說，半導(dǎo)體白光照明聲稱是愛迪生發(fā)明燈泡后的第二次照明革命。

目前，半導(dǎo)體發(fā)光器件的應(yīng)用范圍很廣，幾乎可見的各種信號(hào)燈、車內(nèi)照明、信息屏幕、彩色顯示設(shè)備，甚至實(shí)現(xiàn)白光照明。

半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長(zhǎng)吳玲認(rèn)為，未來幾年，中國(guó)將有機(jī)會(huì)成為世界半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)。

王曉亮告訴記者，氮化鎵的功率密度是砷化鎵的10~30倍；此外，其極端工作溫度相對(duì)較高，削弱了散熱問題。由該材料制成的微波功率設(shè)備將更好地應(yīng)用于通信、雷達(dá)、移動(dòng)基站、信息處理、自動(dòng)控制等關(guān)鍵領(lǐng)域。

在微波功率器件上的應(yīng)用，是各國(guó)爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略高地。王曉亮說，這些無論是在軍用領(lǐng)域還是在民用市場(chǎng)，都非常重要。

由寬禁帶半導(dǎo)體材料制備的新一代電力電子設(shè)備損耗較低，效率較高，預(yù)計(jì)將在智能電網(wǎng)項(xiàng)目中展示其技能。王曉亮告訴記者，新一代電力電子設(shè)備（如氮化鎵和碳化硅材料的功率開關(guān)）將在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度中發(fā)揮節(jié)能效果，減少電力損失。

跨越發(fā)展的機(jī)遇

如果能抓住以氮化物為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料的發(fā)展機(jī)遇，就會(huì)給我們實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的機(jī)遇。王曉亮說。

毫無疑問，作為世界上最大的電子產(chǎn)品設(shè)備生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)和最大的半導(dǎo)體材料消費(fèi)國(guó)，中國(guó)在半導(dǎo)體材料方面具有重要的戰(zhàn)略意義。

在崛起和發(fā)展的過程中，一些西方國(guó)家從未停止過對(duì)中國(guó)的騷擾，并試圖遏制我們的發(fā)展。軍事、經(jīng)濟(jì)、貨幣等方面的抑制，歸結(jié)為科技力量的競(jìng)爭(zhēng)。王曉亮說，只有依靠科技創(chuàng)新，才能有獨(dú)立的保障，不會(huì)受到別有用心的力量的約束。

據(jù)王曉亮介紹，美國(guó)早在1993年就開發(fā)了第一種氮化鎵材料和設(shè)備，中國(guó)最早的研究團(tuán)隊(duì)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所也于1995年開始了這項(xiàng)研究，并于2000年進(jìn)行了研究HEMT結(jié)構(gòu)材料(高電子遷移率晶體管)。

此后，半導(dǎo)體取得了巨大的成就，先后合作開發(fā)了中國(guó)第一支GaN基HEMT設(shè)備，第一個(gè)GaN基x波段微波功率器件，第一塊GaN基微波單片集成電路等。

經(jīng)過多年的創(chuàng)新研究，我國(guó)在中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研制的一些研究中也逐漸躋身前列。AlGaN/GaN室溫遷移率超過2100cm2/vs，世界領(lǐng)先。

國(guó)外比我們先一步，我們承認(rèn)差距，但我們應(yīng)該學(xué)習(xí)他們的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，節(jié)省我們的資源和時(shí)間成本，跨越發(fā)展，最終通過自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)超越。王曉亮說。

自主制備面臨困難

王曉亮表示，中國(guó)在自主制備第三代半導(dǎo)體材料方面仍面臨困難。

湖南大學(xué)應(yīng)用物理系副教授曾健平撰文指出，目前我國(guó)對(duì)SiC晶元的制備仍然是空缺，實(shí)驗(yàn)材料大多來自美國(guó)。新材料的制備需要新的生產(chǎn)線和新的工藝。目前，中國(guó)的大部分設(shè)備都是從國(guó)外進(jìn)口的。

MOCVD系統(tǒng)是LED隨著化合物半導(dǎo)體器件市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)外延片和微波功率異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的必要設(shè)備，MOCVD對(duì)系統(tǒng)的需求不斷增我國(guó)幾乎全部依賴進(jìn)口。

據(jù)了解，世界上主要的東西MOCVD德國(guó)是設(shè)備供應(yīng)商AIXTRON公司和美國(guó)VEECO公司對(duì)單臺(tái)MOCVD該設(shè)備報(bào)價(jià)2000萬元，而我國(guó)2012年即購(gòu)數(shù)十臺(tái)，費(fèi)用驚人。

即便如此，類似MOCVD系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備涉及國(guó)防技術(shù)，即使依靠進(jìn)口也很難獲得最佳性能。你能在國(guó)外隨便賣給你最好的設(shè)備嗎？王曉亮問道。

據(jù)悉，自20世紀(jì)80年代以來，中國(guó)MOCVD設(shè)備本土化之路并不順利。到目前為止，中國(guó)MOCVD設(shè)備仍處于工程樣機(jī)階段，目前僅用于科研，尚未提供成熟的工業(yè)生產(chǎn)MOCVD設(shè)備制造商。

材料本身的顯示度很小，人們對(duì)材料的關(guān)注很容易減弱。王曉亮認(rèn)為，材料制備欠款的原因之一是材料沒有得到應(yīng)有的重視。

材料位于產(chǎn)業(yè)鏈中的上游，如果對(duì)材料重視不夠，中游的器件和電路、下游的系統(tǒng)可想而知。王曉亮說，產(chǎn)業(yè)鏈下游的產(chǎn)出要以上游材料為基礎(chǔ)，而事實(shí)上我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)的材料問題的關(guān)注度不夠；一旦投入與支持的力度不夠，相關(guān)人才便很難被吸引，人才隊(duì)伍建設(shè)的問題也將逐漸成為發(fā)展瓶頸。