11月17日，由工業和信息化部、安徽省人民政府共同主辦的2022世界集成電路大會在安徽省合肥市開幕。作為大會主題論壇之一，寬禁帶半導體技術創新論壇于18日下午成功舉辦。會上，多位專家和企業家針對寬禁帶半導體技術展開討論。

隨著后摩爾時代的來臨，以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導體，憑借優異的物理特性逐漸走入了人們的視野，成為了集成電路技術中備受關注的領域，也被視為后摩爾時代半導體發展的“蹊徑”之一。

第三代半導體技術創新聯盟副理事長兼秘書長楊富華認為，中國寬禁帶半導體產業正迎來戰略機遇期。目前，新型電力系統、高鐵、新能源汽車、5G/6G通信、半導體照明及超越照明、工業電機及消費電子市場等市場已啟動，應用需求將大大驅動技術創新。如今，在寬禁帶半導體領域中國已經有了一定的技術儲備，且國際半導體產業和裝備巨頭還未形成專利、標準和規模的壟斷，中國與國際先進水平差距不大。此外，與集成電路相比，寬禁帶半導體領域的投資門檻不高，對工藝尺寸線寬、設計復雜度、裝備精密制造要求相對低。同時，中國精密加工制造技術和配套能力的進步迅猛，特別是有01、02專項的基礎，已經具備開發并逐步主導該產業的能力和條件。

與此同時，寬禁帶半導體技術也面臨著重重挑戰。其一，材料瓶頸。在寬禁帶半導體領域，中國缺乏產業級和規模化的先進材料研發，碳化硅籽晶和單晶生長工藝控制技術與國際有一定差距。其二，芯片代差。中國在寬禁帶半導體領域的介質材料、高溫高能量等工藝不成熟，芯片制造能力弱、產能不足，良率低、成本高、可靠性差。其三，應用迭代不足。中國的寬禁帶半導體技術在芯片設計與應用方面的匹配性不夠，上下游聯動迭代不夠，在系統中成本占比低，國產進入應用供應鏈難度大、周期長，產業化能力提升慢。其四，裝備依賴進口。如今，國產寬禁帶半導體的裝備技術引領性不足，處于跟跑狀態，檢測設備基本全部依賴進口。其五，人才急缺。如今，中國半導體行業各層次人才規模不夠，高端和戰略性人才急缺。

中國電子科技集團公司第四十三研究所副所長胡朝春表示，寬禁帶器件的優異特性能夠進一步提升功率轉換效率，是支撐能源結構轉型、通信系統升級、新一代動力裝備的核心關鍵器件。此外，由于硅器件在功率轉換系統中的工作頻率、效率和工作溫度等已達極限，迫切需要采用寬禁帶器件來提升性能。

然而，如今寬禁帶半導體技術也面臨著諸多技術挑戰。在系統設計方面，需要降低高頻電路帶來的損耗以及提升氮化鎵器件的可靠驅動。在封裝集成方面，需要突破高溫封裝技術、低寄生電感互連、高功率密度系統集成等技術難關。

意法半導體執行副總裁、汽車和分立器件產品部(ADG)功率晶體管子產品部副總裁Edoardo Merli在視頻演講中提到，未來汽車的發展趨勢和目標包括：減輕重量、減少功率損耗、續航里程擴大到1000公里、減少充電次數及充電時間、提高可靠性、降低成本等。由于碳化硅器件擁有卓越的熱特性和電氣特性，順應了電動汽車的技術發展趨勢，為電動汽車逆變器技術帶來了顛覆性的變革。

深圳基本半導體有限公司總經理和巍巍表示，碳化硅等寬禁帶半導體技術主要是在能量轉換里面發揮更優異的作用。目前，碳化硅主要有兩個前瞻性的應用，其一是軌道交通，其二是智能電網。在軌道交通方面，日本的企業較為領先，2013年2月，三菱電機向東京地鐵供應混合碳化硅模塊，這是全球首次在軌道交通輔助電源上使用碳化硅器件。2020年7月，日本新干線新一代N700S系電力動車組投入運營，在牽引逆變器中采用了碳化硅器件作為核心功率器件。在智能電網方面，高壓直流輸電換流閥、柔性直流輸電換流閥、靈活交流輸電裝置、高壓直流斷路器、電力電子變壓器等裝置是主要應用場景。此外，如今高壓大電流碳化硅器件已經達到萬伏級，國家電網預測2030年后將實現商業化應用，用于電網輸電環節的大容量變換設備，市場容量巨大。

SwissSEM Technologies AG公司CTO Arnost Kopta表示，碳化硅MOSFET的整體性能優于硅IGBT，這是一個不容爭議的事實。但是，與IGBT相比，由于原材料、加工和產量等因素，碳化硅目前的總成本仍然較高。同時，碳化硅的一些優勢也難以充分被利用，比如：更高的結溫；受到封裝的制約，更高的開關速度會造成更低的開關損耗；受到變流器寄生參數的制約。因此，碳化硅MOSFET和硅IGBT這兩個主要器件未來將共存很長一段時間，市場份額會根據系統的總成本來劃分，且隨著時間的推移，市場會變得更加成熟。

如今，各大碳化硅生產廠商加速8英寸晶圓的開發量產進程。北京北方華創微電子裝備有限公司副總經理謝秋實認為，物聯網將成為8英寸晶圓重獲新生的關鍵驅動力。在物聯網時代，通過在各種各樣的日常用品內嵌入傳感器和短距離移動收發器，使得人們能在信息與通信世界里獲得一個新的溝通維度，從任何時間、任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物、物與物之間的溝通連接。萬物都在產生著大量數據，而數據需要被存儲、計算、分析、反饋。因此衍生出多種芯片共同推進不斷擴大的物聯網市場，通常物聯網芯片不僅包括集成在傳感器/模組中的基帶芯片、射頻芯片、定位芯片等，也包括嵌入在終端中的系統級芯片——嵌入式微處理器（MCU/SoC片上系統等），這些芯片也大多基于8英寸特色工藝生產，可以說物聯網的快速發展給8英寸市場帶來了新的機遇。近年來，隨著智能工廠、智能樓宇、智能汽車、可穿戴設備以及智能醫療等先進科技應用場景和“萬物互聯”的發展，物聯網芯片市場的規模節節攀升，2025年，全球物聯網設備將達到400億臺，市場爆發性增長。

青島聚能創芯微電子有限公司副總經理李成認為，隨著人工智能、5G通訊、新能源汽車等技術的發展，對智能終端快速充電提出了更高要求，需要采用新型半導體器件以提升快充效率、減小快充體積。作為第三代半導體，氮化鎵器件得益于材料優勢，在速度、效率、耐高溫等方面均優于傳統硅器件，在功率系統領域具有廣泛的應用前景。

與硅相比，氮化鎵具有3倍的禁帶寬度、10倍的擊穿電場強度、2.5倍的飽和載流子速度、1.5倍的電子遷移率。因此，氮化鎵材料在功率與微波領域，可以大幅提升器件與系統的功率密度、工作頻率與能量轉換效率，還可以實現綠色功率與微波器件技術。

北京三安光電有限公司副總經理陳東坡表示，碳化硅成新能源車800V時代的超強風口。如今，電動汽車的續航里程低與充電時間長的問題急需破解，而800V高壓的快充模式，能大大減少熱損失并降低成本，成為了破解“雙焦慮”的最優解決方案。而在高壓的工作環境下，IGBT會收到一定限制，而耐高壓、耐高溫的碳化硅材料更適合這樣的工作環境，因此碳化硅能很好地滿足新能源車800V系統的工作要求。

合肥芯谷微電子有限公司副總經理黃軍恒介紹，氮化鎵射頻器件目前主流采用GaN-on-SiC技術，部分采用GaN-on-Si技術。半絕緣型碳化硅襯底適用于做射頻氮化鎵器件，氮化鎵射頻應用的碳化硅基氮化家外延片4英寸和6英寸并存，海外6英寸代表企業有Wolfspeed、Qorvo、NXP，4英寸代表企業為住友電工；國內碳化硅基氮化鎵外延片主要以4英寸為主。此外，5G通信將成為氮化鎵射頻器件未來主要市場應用領域。