【会员新闻】“十五五”加码超宽禁带半导体！张进成、张辉等专家于九峰山论坛共话化合物半导体产业化挑战

锗、镓等关键化合物半导体材料，当前技术突破与产业落地的核心瓶颈是什么？

惠峰：锗属于一代半导体，技术成熟度较高，从衬底、外延、电池芯片到封装应用，国内产业链已完全打通，在全球范围内处于较好水平。未来卫星需求持续扩大，核心任务是如何在多结太阳能电池抗辐射、抗高低温优势的基础上进一步降本。砷化镓和磷化铟是第二代半导体。早在 1962 年，中科院半导体所就做出中国第一个砷化镓单晶，国内产业化已经基本打通关键核心技术问题，器件应用也是中国的强项。

何军：您提到锗作为叠层太阳能电池材料，我记得我在 UCLA 的时候，英特尔有一个项目做 Ⅲ-Ⅴ 的叠层，它的效率非常高，可以做到九十几。

惠峰：三结电池，就是锗衬底并在锗上面做第一节电池，再向上生长砷化镓，在砷化镓电池上面再长镓铟磷电池。核心还是要解决晶格适配问题。

张辉：氧化镓产业链，原料层面没有问题，中国镓原料全球占比在 90% 以上，下游应用场景主要也在中国。现在的瓶颈集中在材料端：衬底已能做到，但外延片何时攻克，整条产业链才能顺畅。这一两年先把整体产业框架打通，后续推进就会比较顺畅。

周生强：对于氧化镓，个人感受是国内遥遥领先。我参加德国全国物理大会（DPG），会上关于氧化镓的报告可能不超过 10 个，而这两天的仅邀请报告，数量就不止 10 场。国内从材料到器件设计，已处在全球第一梯队。关于锗，我也开展一部分锗相关的基础研究。锗的N型掺杂，我们是用注入做，采取一种短时间特殊退火方式。

如何更好打通基础研究、器件开发与市场应用的路径？

惠峰：我原先一直在中科院半导体所工作，从事砷化镓、磷化镓相关研发工作二十多年。产业化必须建立在扎实的基础研究之上。没有基础支撑，产业化过程中的技术问题就无法解决。云南锗业与中科院半导体所、华为、九峰山实验室及多所高校保持战略合作，依托专家团队攻克产业化难题。

何军：并非所有技术研究都要转化为市场应用，也可以沉淀为知识和人才培养，支撑人才攻关工程。

周生强：德国也十分重视产学研。前几年我们也专门设立孵化办公室，鼓励科研人员对接企业，推动科研成果走向市场。

张辉：半导体单晶研究很多最终会变成企业的事，国家资助逐渐减少，高校只能依靠孵化的产业化公司反哺，才能维持成熟方向的技术研究。产学研的核心是大家目标要一致。

张进成：基础研究成果，要么 “上书架”，要么 “上货架”。上书架的部分，自己可以解决；上货架的部分需要推进科技成果转化。如今九峰山实验室，东湖高新区这片区域的产业生态，发展态势越来越好。

十五五期间，化合物半导体材料应重点发力哪些方向？

惠峰：“十五五” 战略规划中，半导体、信息光电子属于重点发展方向。半导体单晶是基础，大直径尺寸的单晶制备是永恒的课题。单晶尺寸做大后，保障性能是关键。其次，要做好产学研结合，避免过去 LED、光伏行业“一哄而上、内卷受损”的教训，通过产学研协同突破关键问题。

何军：射频方向，更多面向 6G、星际通信，以及国防应用布局；光电子方向，包含各类感知技术、新能源汽车车规级应用。国内西工大、西电等顶尖院校，在器件与系统应用上已经具备国际影响力，对应的是千亿、万亿级的市场。

张辉：氧化镓要发挥自身特长，瞄准超高压、超大功率应用场景。连接材料与器件的关键桥梁是外延。未来衬底会越来越便宜，质量越来越好，外延是通向器件的关键纽带。

张进成：面向十五五，要不断提升材料器件性能、持续降低成本，加速学术界成果向产业界转化。人工智能、新能源汽车叠加后摩尔时代背景，为化合物半导体带来大量机会。巨大的市场需求摆在眼前，国际博弈也要求我们必须自主发展。经过共同努力，十五五期间我国化合物半导体材料产业一定会发展得更好。