中国科学院院士、国家第三代半导体技术创新中心 ( 苏州 ) 主任郝跃在大会主报告中指出，第三代半导体具有优越的功率特性、高频特性、高能效和低损耗特性以及光电特性，目前已经成为全球大国博弈的焦点。“我国要继续推动科技和产业的发展，第三代半导体是很好的抓手。”

第三代半导体技术发展面临诸多挑战

目前，氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）的发展正面临着哪些挑战？在郝跃看来，首先氮化镓器件的频率是不是还能做得更高？ 第二是高线性和低工作电压的问题；第三是低成本问题，目前碳化硅的衬底仍有些贵，氮化镓的材料能不能进一步在6寸、8寸硅衬底甚至12寸上做得更好？第四是高压问题，高压的电力电子器件是否能做得更高？“最后一个问题是可靠性，无论是汽车电子、宇航抗辐照或者高温应用等，都需要高可靠性。”

他指出，在碳化硅领域，第一个挑战是能否实现大尺寸、低缺陷的完美衬底材料，“衬底是否可以从6寸、8寸进一步往12寸方面发展。在超高压、超大功率和低损耗气垫方面，是否还能做得更高？”同时，高可靠也仍然是面临的挑战之一。

此外，宽禁带和异质异构能否形成集成电路，比如能否同时实现氮化镓、碳化硅和硅的CMOS？还是采用Chiplets形成异质异构的电路？这些都是未来微系统方面发展很好的方向。在宽禁带半导体器件与电路设计方法学方面，郝跃指出，由于硅和砷化镓不一样，在设计上、封装上如何实现扬长避短、组合优化也颇受业内关注。

深耕第三代半导体器件与材料

目前，我国已经成立了宽禁带半导体国家工程研究中心、宽禁带半导体器件与集成技术的全国重点实验室、国家集成电路产教融合创新平台等。

对于如何深耕第三代半导体器件与材料，郝跃指出，一方面宽禁带半导体设备和材料要不断地推进，另一方面电子器件和集成电路、光电器件和传感器都希望业内能够关注且不断地推进。在超高频领域的创新结构和工艺实现的毫米波器件方向，fmax已经达到320GHz，35GHz条件下器件输出功率密度为4.2/mm，今后还要进一步加大高频的研制力度。

郝跃说 ：“半导体的功率器件包括MOS器件和肖特基器件也都是不断发展的。在耐高压的电力电子器件领域，近期我们研发的氮化镓器件反向击穿电压或反向阻断电压已经达到10000V，期待今后材料器件够有更大的作为。”

在低成本方面，高压情况下8寸硅基氮化镓材料问题不大，发展到12寸则需要进一步提升 外延层的厚度，而外延越厚、材料生长就越厚，它的击穿电压就会越高。郝跃表示 ：“在这种情况下，我们仍然面临着很大的挑战——好消息是最近我们研制的硅基氮化镓射频器件效率可以达到S波段，能实现了72%的高效率，这个是一个很好的结果。”

在超宽禁带半导体研发方面，氧化镓MOS器件功率因子已实现每平方厘米1GW，在国际上都属于非常突出的成果。

国家第三代半导体技术创新中心（苏州）建设进展

科技部、财政部2021年印发《国家技术创新中心建设运行管理办法》，鼓励探索不同类型的组建模式。江苏省较早探索新型研发机构模式，2019年批准成立“江苏第三代半导体研究院”，积极争取承接国家第三代半导体技术创新中心建设任务。

目前，国家第三代半导体技术创新中心 ( 苏州 ) 已经基本建成比较完整的材料生长创新平台。围绕材料技术和装备技术形成系统创新能力，建设国际一流的综合型材料与生长装备研发平台，拟总投入3亿元，已建成5000平方米超净间；承担国家重点研发任务3项，江苏省重点项目任务2项，已申请核心专利130项，获批60余项。

在测试分析公共平台方面，国家第三代半导体技术创新中心 ( 苏州 ) 总投入2.5亿元，建设从材料、器件、芯片、模组的综合型测试评价能力，打造系统级的服务能力与认证评价能力，实验室面积达8000平方米，已经配置40多台套大型测试仪器装备，已经累计服务129家第三代半导体相关研发单位。

在器件工艺研发平台方面，以“国产设备联盟”与用户共同建设第三代半导体器件工艺研发线；支撑新型显示、微波射频、电力电子等器件工艺的研究与工程化，已建成1万平方米超净实验室建设，总投入15亿元，与苏州国家实验室一体化建设布局。郝跃说：“希望工艺器件的研发平台能和国家实验室的平台实现一体化布局，形成国际优质的工艺和器件研发线，为推动产业孵化和科技创新起到很好的作用。”

目前，国家第三代半导体技术创新中心 ( 苏州 ) 瞄准重大产业和国家重大需求，以应用产品验证为目标，聚焦共性技术单元，开展应用模块设计与应用集成研究，孵化和投资相结合培育项目，推进新型显示、电力电子等产业集聚，引入项目不低于30个，已引进5个项目。

郝跃表示，国家第三代半导体技术创新中心(苏州)的建设进展较为顺利，在短时间内取得了较好的成果。比如材料关键技术联合攻关方面，相关技术指标达到国际领先水平，部分成果入选“2021长三角材料创新共同体协同成果集”；在器件关键技术联合攻关方面，部分研发技术指标达到同期国际先进水平。

对于目前行业的发展，郝跃指出，全国各地发展宽禁带半导体产业的热情高涨，不过有过热趋势，要进一步发挥好国家对第三代半导体产线窗口指导的作用。“企业是创新的主题，建议企业加强科技创新的力度，依靠科技持续推动产品的发展，应发挥个子优势和特长，避免恶性竞争，没有利润是不可能支持科技和产业持续发展的。”

同时，要发挥第三代半导体国创中心对产业化的支撑作用，发挥好国家实验室、全国重点实验室、国家工程研究中心等对产业发展的核心技术的攻关与引领作用，真正实现产学研的深度合作，推动产业发展。