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中国工程院院士、北京有色金属研究总院名誉院长屠海令:未来多种半导体技术将共生发展

有人把新一代信息技术总结成5个字“大智物移云”,大数据、人工智能、物联网、移动通信和云技术。而这些技术都离不开集成电路的支撑。目前,集成电路还是以硅材料为主,按照摩尔定律再往前走8到10年应该没问题。
发布时间:2020-12-11 13:46        来源:中国电子报        作者:刘伟鑫

有人把新一代信息技术总结成5个字“大智物移云”,大数据、人工智能、物联网、移动通信和云技术。而这些技术都离不开集成电路的支撑。目前,集成电路还是以硅材料为主,按照摩尔定律再往前走8到10年应该没问题。无论采用何种技术体系,评价集成电路的四大标准不会改变,即PPAC——功耗(Power)、性能(Performance)、面积(Area)、成本(Cost)。

中美贸易摩擦对全球的半导体产业影响很大,也让微纳电子材料受到足够重视,吸引了很多投资。

集成电路硅片目前以200mm、300mm为主。硅片尺寸越大,投料量越大,设备也会随之增大,相应的投资也会增加。无论硅片尺寸有多大,最后的价格都要变成每平方英寸1美元。因此,这对材料企业的挑战很大。

SEMI今年第一季度给出的数据显示,2019年全球集成电路材料,包括硅片、SOI、光掩膜、光刻胶及配套试剂、电子气体、工艺化学品、溅射靶材、CMP抛光材料等在内的市场规模达到328.4亿美元,2021年将达到344亿美元。其中,硅片销量达118亿平方英寸,销售额111.6亿美元。

除了硅技术以外,其他半导体技术发展也很迅速。近年来,以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体在国内风起云涌,但投资还是应该谨慎,要吸取过去砷化镓的教训。未来几年,碳化硅在电力电子的渗透率并不如想象的那么高,它不能代替硅。且成本的降低和工艺的优化始终是其要面临的问题,目前碳化硅价格比较高,这导致用户受限。总的来说,化合物半导体并不能取代硅,但是它能够做硅半导体做不到的事,这几种半导体技术将共生发展,各自有各自的定位。

提到微纳电子材料的短板,以下数据能够说明一些问题。按照学历来看,2019年半导体材料包括微纳电子材料从业人员中,博士比例不到5%,虽然不能唯学位是论,但是应该说人才队伍的结构还应该再改进。过去大家都说美国硅谷的发展是金融和科技结合的产物,而实际上还有一条就是人才,大量的高科技、高技能的人才进入硅谷,才推动了硅谷的发展。此外,关键的仪器设备配套也需要及时跟上。

今后30年,半导体材料体系建立在硅、硅基、化合物、氮基等基础上,包括稀土有机复合等体系;技术路线是纳米化、复合化、绿色化、结构功能一体化,软硬结合;发展路径是新型举国体制与市场经济机制相结合,协同创新。 

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