这些低维半导体资料亦即纳米材料。王占国表示,实际上。半导体纳米科学技术的应用,将从原子、分子、纳米尺度水平上,控制和制造功能强大、性能优越的人工微结构资料和基于它器件和电器、电路,极有可能触发新的技术革命,使人类进入变幻莫测的量子世界。
家电、通信、网络、航空、航天、国防等领域得到广泛应用,半导体是介于导体和绝缘体之间的资料。自1947年12月23日正式发明后。给电子工业带来革命性的影响。2010年,全球半导体市场达到2983亿美元,拉动上万亿美元的电子产品市场。
半导体资料也不时获得突破。王占国介绍,随同着半导体市场的壮大。一般将锗和硅称为第一代半导体资料。将砷化镓、磷化铟等称为第二代半导体资料,而将宽禁带的碳化硅、氮化镓和金刚石等称为第三代半导体资料。
12英寸单晶硅已经大规模生产,第一代资料中。18英寸单晶硅已在实验室研制成功,全球每年集成电路中的硅用量大约2万吨。多晶硅方面,由于国内产品纯度不够,国集成电路所用硅片基本靠进口。2011年,国多晶硅产量为5万吨。
国际上8英寸已经广泛用于大规模集成电路,硅基微电子技术方面。国现有5~12英寸集成电路线约38条。
国际上12英寸45纳米工艺也投入工业生产,工艺水平上。预计2016年开发出16纳米工艺。但我国还停留在0.18微米、90纳米、65纳米水平上,只有少数企业拥有45纳米工艺。
国将拥有多条45~90纳米的8英寸、12英寸生产线。2022年进入国际前列。王占国表示。2015年。
硅晶片会遇到很多困难,不过随着集成度提高。例如芯片功耗急剧增加,极有可能将硅片融掉。
2022年将达到极限”尺寸—10纳米。因此,国际上预计。硅基微电子技术最终将无法满足人类对信息量不断增长的需求。人们目前开始把希望放在发展新型半导体资料和开发新技术上。
以砷化镓(GaA 磷化铟(InP等为代表的第二代半导体资料不时向硅提出挑战。可以提高器件和电路的速度,王占国介绍。以及解决由于集成度的提高带来的功耗增加而出现的问题。
8英寸的也已经在实验室研制成功。GaA InP等资料被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信、GPS导航等领域。直径为246英寸的GaA 已经得到商业化应用。
氮化镓、碳化硅、氧化锌等为代表的第三代半导体资料也发展很快,王占国说。这些资料都是宽带隙半导体资料。具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度快、介电常数小等特征,能够在很多领域得到广泛应用。
王占国预计,例如在半导体白光照明方面。2015年,国将开发出150lm/W半导体照明灯,电压只需要3~4伏,非常平安和节能。
半导体资料发展的趋势是由三维体资料向低维资料方向发展。目前,王占国认为。基于GaA 和InP基的低维资料已经发展得很成熟,广泛地应用于光通信、移动通讯、微波通讯的领域。 |