2024年11月18-21日，第十屆國際第三代半導體論壇&第二十一屆中國國際半導體照明論壇(IFWS&SSLCHINA2024)在蘇州盛大召開。由院士領銜，來自產業鏈各環節的超千人代表出席了開幕大會。開幕式上，舉行了一系列活動，2024年度中國第三代半導體技術十大進展正式揭曉，備受關注。
第三代半導體產業技術創新戰略聯盟理事長、國家新材料產業發展專家咨詢委員會委員吳玲發布2024年度中國第三代半導體技術十大進展。
2024年，我國第三代半導體技術與產業發展日新月異。在快速變化的浪潮中，為了更好的把握行業前沿、凸顯具有影響力和突破性的進展，為行業發展提供清晰視角，激勵更多創新，大會程序委員會倡議，啟動2024年度中國第三代半導體技術十大進展評選活動，截止11月10日通過自薦、推薦和公開信息整理等途徑，共收到備選技術39項，經程序委員會投票、綜合評議最終確定10項技術進展。
第三代半導體技術與產業正飛速發展，也為業界帶來了黃金機遇。技術突破將帶來性能卓越的產品，產業發展將催生大量合作，助力開拓出更多的新興市場。
附：2024年度中國第三代半導體技術十大進展(排名不分先后)
(一)6-8英寸藍寶石基氮化鎵中高壓電力電子器件技術實現重大突破
西安電子科技大學廣州第三代半導體創新中心團隊成功攻克了6-8英寸藍寶石基GaN電力電子器件的外延、設計、制造和可靠性等系列難題，提出了新型低翹曲超薄外延異質結構和Al2O3/SiO2復合介質鈍化方法，實現1200V和1700 V高性能 GaN HEMT中試產品開發，通過HTRB、HTGB等可靠性評價，成果應用于致能科技等公司系列產品中，顯著推動藍寶石基GaN成為中高壓電力電子器件方案的有利競爭者。
(二)垂直注入鋁鎵氮基深紫外發光器件的晶圓級制備
針對深紫外LED電光轉換效率低下的難題，北京大學團隊提出了一種基于GaN/藍寶石模板的深紫外LED制備新技術路線，通過高Al組分AlGaN層預置裂紋，實現器件結構層與GaN層的應力解耦，得到表面無裂紋的深紫外LED晶圓，同時預置裂紋可有效緩沖剝離過程中的局部應力。該技術路線充分利用了Ga金屬滴在激光剝離過程中為液態的優點，采用常規的355 nm短波長激光器實現了深紫外LED外延結構2-4英寸晶圓級無損傷剝離，并成功制備出垂直注入器件，200 mA注入電流下，發光波長280 nm的深紫外LED光輸出功率達65.2mW。相關成果發表于《Nature Communications》上。
(三)基于銦鎵氮紅光Micro-LED芯片的全彩顯示技術
南京大學、廈門大學、合肥工業大學和沙特阿卜杜拉國王科技大學聯合攻關氮化鎵基高銦組分紅光材料及其Micro-LED器件技術，采用分子束外延制備出高電注入效率的隧道結紅光Micro-LED器件。相關成果發表在《Applied Physics Letters》上，并選為Editor’s Pick。進一步與天馬微電子公司合作，研制出國際上第一塊基于銦鎵氮基紅綠藍Micro-LED芯片的1.63寸、像素密度達403 PPI的TFT驅動全彩顯示屏，完成了Micro-LED全彩顯示方案的新技術驗證。
(四)高功率密度、高能效比深紫外Micro-LED顯示芯片
香港科技大學、南方科技大學、國家第三代半導體技術創新中心(蘇州)、思坦科技等單位通過長期聯合攻關，基于高功率密度、高像素密度、低功耗的深紫外Micro-LED顯示芯片實現了深紫外Micro-LED無掩膜光刻技術，搭建了無掩膜光刻原型機平臺并制備首個深紫外Micro-LED無掩膜曝光的Micro-LED器件，將紫外光源和掩膜板圖案融為一體，在短時間內為光刻膠曝光提供足夠的輻照劑量，為產業發展開創了一條新路徑，相關成果發表在《Nature Photonics》。
(五)氮化鎵缺陷引起的局域振動的原子尺度可視化
針對氮化物半導體中與缺陷相關的局域振動模難以分析表征的問題，北京大學團隊與美國橡樹嶺國家實驗室合作，使用掃描透射電子顯微鏡-電子能量損失譜技術，結合高角環形暗場成像及EELS譜與第一性原理計算，精確識別了氮化鎵中層錯缺陷的原子結構，并觀測到相關的三種聲子振動模式：局域缺陷模式、受限體模式和完全擴展模式。相關研究實現了氮化物半導體中缺陷相關的聲子模式分辨，并為氮化物半導體器件的熱管理技術發展提供了新的思路。相關成果發表在《Nature Communications》上。
(六)千伏級氧化鎵垂直槽柵晶體管
中國科學技術大學團隊針對氧化鎵缺乏有效p型摻雜導致難以實現增強型垂直結構晶體管的難題，通過優化后退火工藝實現氮替位激活和晶格損傷修復，研制出千伏級氧化鎵垂直槽柵晶體管，為實現面向應用的高性能氧化鎵晶體管提供了新思路。該成果發表于第36屆國際功率半導體器件和集成電路會議，并獲得了大會唯一最佳海報獎。
(七)2英寸單晶金剛石異質外延自支撐襯底實現國產化
西安交大研究團隊采用微波等離子體化學氣相沉積技術，成功實現2英寸異質外延單晶金剛石自支撐襯底的國產化。通過對成膜均勻性、溫場及流場的有效調控，提高了異質外延單晶金剛石成品率。襯底表面具有臺階流生長模式，可降低襯底的缺陷密度，提高晶體質量。XRD(004)、(311)搖擺曲線半峰寬分別小于91弧秒和111 弧秒，為金剛石的半導體應用奠定了基礎。
(八)8英寸碳化硅材料和晶圓制造實現產業化突破
成本與有效產能是阻礙碳化硅進入大規模應用的關鍵性問題，從6英寸向8英寸轉型升級已成為產業發展的大勢所趨。國內多家材料企業實現8英寸產業化技術突破，形成供貨能力。國內8英寸碳化硅晶圓制造線工藝技術通過產品流片驗證，正式開啟碳化硅8英寸進程。
(九)國產車規級碳化硅MOSFET器件實現新能源汽車電驅應用
實現車規級碳化硅材料、器件設計、工藝加工和模塊封裝全鏈條技術突破，關鍵指標對標國外量產產品典型技術水平。采用國產碳化硅MOSFET的電驅系統通過汽車企業驗證，應用數量超千臺。
(十)氮化鎵基藍光激光器關鍵技術取得產業化突破
氮化鎵基藍光激光器關鍵技術取得產業化突破：氮化鎵單晶襯底形成以中科院蘇州納米所、南京大學、蘇州納維、東莞中鎵、上海鎵特等為代表的產學研方陣，產品達到國際先進水平，國產化率達到50%以上;蘇州鎵銳、颶芯科技、三安光電等均推出藍光激光器產品，室溫連續工作3安培電流下光功率5瓦，WPE效率超過41%，60度條件下加速老化外推壽命大于2萬小時。
編輯：沈露
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