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第三代半导体材料及应用产业发展报告(201

[免费期期一肖中特] 时间:2017-01-26 03:54 来源:未知 作者:admin 点击:

南方半导体科技无限公司

GaN光电器件方面,功率型白光LED财产化光效160lm/W,功率型硅基LED芯片财产化光效150lm/W;280nm深紫外LED室温持续输出功率跨越20mW;硅衬底黄光LED(565nm)光效达到130lm/W,绿光LED(520nm)光效跨越180lm/W,为国际报道最好程度。此外,国内可小批量出产1.3W蓝光和60mW绿光激光器,392nm紫外激光器发光效率达到80mW。在通俗非增益GaN紫外探测器方面,国内和国外程度附近,增益型日盲波段AlGaNAPD增益可达1e5,成像面阵规模能够做到256×320以上,但相较国际程度仍有差距。

南昌黄绿照明无限公司

欧洲具有完整的SiC衬底、外延、器件、使用财产链,具有英飞凌、意法半导体、Sicrystal、Ascatronl、IBS、ABB等优良半导体系体例造商,在全球电力电子市场具有强鬼话语权。日本是设备和模块开辟方面的绝对领先者,次要产商有罗姆、三菱电机、富士电机、松下、东芝、日立等,此中罗姆、三菱是Cree和英飞凌的次要合作敌手。在韩国,SiC粉末公司有LGInnotek,晶体企业有POSCO、SapphireTechnology、LG、OCI和SKC,外延企业有RIST、POSCO和LG,可是涉猎SiC器件的企业不多,次要鞭策者是三星。

将来和平:将来和平抵消计谋水下战收集空间战分布式杀伤无人机蜂群

化合物半导体研究所和半导体研究核心

中国电力科学研究院

2016.08

并购方

2015.07

2016年,半导体范畴的并购案达46起,此中间接涉及第三代半导体的4项,涉及买卖金额跨越100亿美元。此中Infineon收购Cree分拆的Wolfspeed对财产款式影响最大。几大半导体巨头均逐渐完成了从材料、器件、模组和系统处理方案全财产链的贯通。

内容

高温车用SiC器件及系统的根本理论与评测方式研究

Cree功率与射频营业将继续扩展在业界的领先地位,并将加速高机能SiC碳化硅电源模块市场的成长。Cree同时还将获得APEI在系统层面的学问产权和使用手艺特长。

四、整合完美结构,本钱激发高潮1.国际并购频现,巨头完美结构

24亿美元

公布机构

2016.12

2016.12

(2)市场先于财产

世纪半导体无限公司

2016年是我国第三代半导体财产成长“元年”。据初步统计,2016年我国第三代半导体财产的全体规模约为5228亿元,此中电力电子产值规模7200万元,微波射频产值规模10.9亿元,光电(次要为半导体照明)财产规模跨越5200亿元。

2016

在探测器方面,美国通用电气(GE)公司于2008年曾经发布了具有日盲特征,单光子探测效率可达到9.4%,而暗计数仅为2.5kHz的SAM布局4H-SiCAPD。国际上还有韩国的Genicom公司和日本的Kyosemi公司能够批量供应GaN紫外探测器,此中Genicom公司曾经推出了多款GaN紫外探测器的模块化使用产物。

SiC、GaN的电力电子器件市场在2016年正式构成。初步估量,2016年SiC电力电子市场规模在2.1亿-2.4亿美元之间,而GaN电力电子市场规模约在2000万-3000万美元之间,两者合计达2.3亿-2.7亿美元。而据ICinsights数据,2016年全球功率半导体发卖金额约124亿美元,意味着第三代半导体功率器件2016年的市场拥有率曾经达到2%摆布。

2016.11

SiC器件方面,国内根基处于起步阶段,目前可量产600V-2500V的SiCSBD产物,部门起头构成发卖。研制出3300VSiCSBD、1200V-3300V的SiCMOSFET原型器件,尚不具备财产化能力。此外,国内已开辟出1700V/1200A的夹杂模块(SiIGBT和1700V/25A的SiCSBD)、4500V/50-100A等大容量的全SiC模块,以及10kV/200A的功率模块,正在进行测试和靠得住性验证。目前进口的SiC功率器件曾经使用于PFC电源、UPS、光伏逆变器、充电桩和车载充电机(华为和比亚迪等已小规模采用)。

体例

其他主题系列连续拾掇中,敬请等候……

从投资的形成来看,SiC材料相关投资项目8个,投资额约64亿元,此中厦门三家企业投资规模达40亿元,占62.5%。SiC单晶衬底环节,在建项目录要有青海矽珂和芜湖太赫兹,将新增跨越10万片SiC单晶的产能;而SiC外延片目前投资项目多达5个,建成后将带来143万片(4英寸)的年产能。此外,流片、器件和模组环节投资达36.52亿元,将新增器件产能跨越30万片,模组1150万套,带来间接经济产值跨越70亿元/年。而GaN材料(不含LED)相关投资次要集中在外延、芯片环节,6个相关项目投资额达90亿元摆布,新减产能达130万片,此中明白面向微波射频范畴的项目录要有三安光电的通信微电子项目。

16亿美元

《建材工业成长规划(2016-2020年)》

提出成长新一代消息手艺,成长微电子和光电子手艺,重点加强极低功耗芯片、新型传感器、第三代半导体芯片和硅基光电子、夹杂光电子、微波光电子等手艺与器件的研发。

美国国际整流器公司(IR)

成立半导体工作组

2017

国联万众半导体科技无限公司

2017

光电子根本与前沿手艺将持续冲破,超越照明成主要趋向。半导体照明在过去10多年已构成完整的高手艺财产,目前正由光效的手艺鞭策向成本和质量的使用拉动改变,LED发光手艺已冲破保守的照明概念,沿长波标的目的已从蓝光拓宽到绿光、黄光、,开辟在生物、农业、医疗、保健、航空、航天和通信等范畴使用;沿短波标的目的已成长高效节能、敌对、智能化的紫外光源,期望逐渐代替电真空紫外光源,紫外手艺和使用的变化。固态紫外器件的适用化,还需要在InGaN、GaN等紫外发光材料和以SiC、GaN为代表的紫外探测材料,以及环节制备工艺、封装材料等方面的手艺冲破。

年产12000片2英寸氮化镓单晶基片项目

图52016年我国电力电子器件使用市场分布(%)

SiC、GaN在功率电子市场的前景看好。据Yole最新演讲数据显示,2021年全球SiC市场规模将上涨到5.5亿美元,2016-2021年的复合年增加率(CAGR)将达到19%。而Yole同时预测,GaN功率器件在将来五年(2016-2021年)复合年增率将达到86%,市场将在2021年达到3亿美元。当然,SiC、GaN替代Si产物仍然为时甚早。据Lux研究公司数据,估计至2024年,第三代半导体功率电子的渗入率将达到13%,而Si产物仍将占领剩下的87%的市场份额。

2017

2016

(4)财产系统未成立,全体立异较差

在配合开展高质量特殊钢等重点根本材料财产化环节手艺中提到第三代半导体系体例造手艺合作研发。

2016.08

SiC材料系统方面,衬底环节有山东天岳、天科合达、同光等曾经实现量产,外延环节有东莞天域、瀚天天成、正在投资进入,器件环节有泰科天润等。同时,扬州扬杰电子、世纪、中电55所、13所、国度电网、株洲南车等均在SiC电力电子全财产链系统进行了结构。

第三代半导体南方由广东省科技厅、第三代半导体财产手艺立异计谋联盟、东莞市及相关企业配合扶植。以“平台公司+研究院+财产园区+财产基金”四位一体模式扶植形成的全财产链生态立异体。南方扶植能够极大地阐扬财产劣势,以使用为牵引,推进立异和使用的同步快速成长。

三、财产历程加快,市场逐渐渗入1.国际款式初定,市场广漠可期(1)财产款式根基构成

在第三代半导体财产具有迸发性增加潜力的使用范畴,例如5G挪动通信、电动汽车等,与国外相关财产和市场的差距还比力较着,掉队程度甚于手艺层面的掉队程度。在尺度、检测、认证等方面的行业法则、处事法式和现有的体系体例等与新材料财产成长纪律和特点不相婚配,尚未处理材料“能用-可用-好用”成长过程中的问题和妨碍。

2016.12

2016.01

2016

超高能效半导体光源焦点材料、器件及全手艺链绿色制造手艺

大基金强力助推半导体财产成长强大。2014年我国成立“国度集成电财产投资基金”(下称“大基金”),规模跨越1300亿元,投资结构集成电和半导体全财产链的相关范畴。2015年6月,大基金48.39亿元入股三安光电,同时,国度开辟银行也以最优惠利率向三安供给200亿元贷款,支撑三安环绕GaAs和GaN材料,开展新手艺研发、出产线扶植与境表里并购。此外,大基金还划拨10%-20%的资金投资处所企业集成电财产基金。在其指导下,、上海、武汉、深圳等多地均纷纷成立投资基金,支撑当地集成电和半导体财产成长。据初步统计,目前各地涉及第三代半导体的处所基金规模跨越1600亿元。以大基金为杠杆,引领、吸引和撬动更大规模的处所资金外,民间资金也起头投入第三代半导体财产,国度、处所、企业联动的投融资生态逐渐构成,将加速我国第三代半导体财产的成长历程。

(2)SiC财产链各环节进展

2016

2016.09

2016

2015.11

2.成长趋向

结合研发项目

分布式光储发电集群矫捷并网环节手艺及示范

2016.11

图12015~2021年SiC器件市场规模(百万美元)数据来历:Yole,2016

搜狐不良消息举报邮箱:

成立国度新材料财产成长带领小组,做好顶层设想和政策指导,抓好重点工作落实,加速鞭策新材料财产快速健康成长,国度严重项目“重点新材料研发及使用”无望在2017年启动。

2016

国内第三代半导体材料第一波的投资高潮初步。据初步统计,2015年下半年至2016岁尾曾经立项(曾经环评公示)的第三代半导体相关项目达18项,总投资金额近180亿元,共涉及投资主体企业15家。

1500万美元

(2)公共研发和办事平台缺位

(3)GaN财产链各环节进展

扩充产物组合(SiC和GaN的强强结合)和扩大销,扩大在美国的影响力,强化在亚洲市场上的地位。

8,000

通信微电子器件(一期)项目

18,125

使用方面,SiC器件正在渗入到以电动汽车、消费类电子、新能源、轨道交通等为代表的民用范畴。在电动汽车范畴,三菱电机公司在逆变器中采用SiC二极管和晶体管,开辟出生避世界上最小的电动汽车马达;2015年丰田推出了基于SiCMOSFET的凯美瑞SiC试验车,逆变器开关损耗降低70%。在消费类电子范畴,日本多家空调厂商均打算在近期推出采用SiC器件的空调变频驱动器,大幅提拔空调效率,减小变频器体积。在新能源范畴,Cree公司(wolfspeed)的SiC器件曾经使用于开辟光伏逆变器和风电变流器;日本富士开辟了1MW的SiC光伏发电系统;安川电机和三菱电机别离推出采用GaN和SiC电力电子模块的光伏逆变器,转换效率均达到98%。在轨道交通范畴,东京地铁银座线的新“01系列车”采用三菱电机的SiC逆变器,使系统的电力丧失削减30%以上。在国防备畴,美国采用10kV/120A的SiCMOSFET功率模块开辟了1MVA的电力电子变压器,并开辟了基于SiC器件的2.7MVA的固态功率变电站,该固态功率变电站可能将被使用于美国下一代航空母舰CVN-21的配电系统中。美国GE公司采用SiC器件开辟了75kW逆变器,用于航空航天电源系统。

而在GaN电力电子方面,美国具有较为完整财产链,在外延、器件及使用环节有Transform、EPC、GaNsystem、Powerex等企业。欧盟在该范畴的2家企业Azzurro、EpiGaN次要集中在外延环节。亚洲企业在材料环节占优,日本信越、富士电机和汉磊等在衬底和外延表示凸起。

2016

2016.09

材料来历:CASA拾掇

重点环绕高纯SiC粉末制备、高纯SiC多晶陶瓷、高质量SiC单晶发展、高质量SiC外延材料发展四个方面。在功率器件方面,启动了功率电子的国度项目,重点环绕Si基GaN和SiC。

9,000

在激光器方面,Nichia、Osram走在了国际前列。日本的住友电工、日立电缆等企业在衬底材料方面具有较深的手艺储蓄;而美国的Kyma公司、色赌博 http://www.xfgbw.com/dbyx/法国的Lumilog公司也相续实现了2英寸GaN衬底的研发和财产化开辟。

材料来历:CASA拾掇

第三代半导体手艺有很多不成替代的优胜性质,正处于研究和财产化的高速成长过程傍边,财产需求驱脱手艺立异、使用研究需求驱动根本研究的特征很是较着。

立异英国

SiC器件出产线项目

全文收录:2016文章全收录2015文章全收录2014文章全收录

中国科学院半导体研究所

GaN材料系统方面,外延环节次要有姑苏晶湛、江西晶能、东莞中镓等。GaN电力电子器件方面,姑苏能讯、江苏能华、杭州士兰微、江苏华功半导体均已进入结构。GaN射频电子方面,台积电和稳懋是目前国内企业代工的次要平台,三安光电、姑苏能讯曾经结构,而中电13所、55所、29所(海特高新)曾经在军用范畴占领劣势。

1)第三代半导体材料及使用结合立异

这项归并步履将两家射频优良单元组合,提拔两边的规模与运营模式,并成立一个更强大的射频晶片产物线。经由其先辈的GaN与光学产物组合,也将有益于利润较高的国防与航空以及网根本设备营业的持久成长。

在半导体照明范畴,全球LED出名企业包罗美国Cree、荷兰Philip、Osram、日本Nichia、韩国三星、中国地域晶元光电、中国三安光电、木林森等出名企业。截至目前日亚化学在LED芯片方面的发卖仍稳居全球第一,Osram、PhilipLumileds、韩国三星等在封装方面领先全球,中国木林森也在2014-2015年全球LED封装营收排名中进入前十。

时间

从投产时间来看,绝大部门SiC、GaN项目尚在扶植中,加上设备调试和手艺磨应时间,估计产能真正阐扬感化将要到2018年,届时财产成长速度将显著提速。

第三代半导体紫外探测材料及器件环节手艺

领先国度:俄罗斯英国日本以色列印度

SiC衬底材料方面,国内起头批量出产4英寸导电衬底,并开辟出6英寸样品。4英寸微管密度可节制在1个/cm2,最低可达到0.1个/cm2,6英寸微管密度能够节制在10个/cm2以下,国产SiC衬底仍具有相对较高的位错缺陷密度,典型值为103/cm2。别的,国内已开辟出射频器件用2英寸高阻衬底材料。SiC外延材料方面,国内已成功批量出产6英寸N型SiC外延片,发展速度为80μm/h-100μm/h,100μmSiC外延片缺陷密度曾经可以或许达到0.5/cm2。别的,6寸P型外延材料实现批量出产。

2016

2017

国务院

300,000

别的,为鞭策第三代半导体器件在新能源汽车和新能源并网范畴的使用,在国度重点研发打算“新能源汽车”重点专项、“智能电网手艺与配备”重点专项中也启动了相关手艺研发和示范使用研究。

2016.08

中兴通信股份无限公司

2016

2016.11

上海大郡动力节制手艺无限公司

我国总体研发投入的力度不敷、不集中。企业作为立异的主体,原始立异能力不足,在产物研发方面注重不敷,缺乏自动研发投入,参与立异研发少、出产仿制多,“中国制造”产物中缺乏“中国缔造”元素,只能依托廉价发卖与低条理合作手段寻找出。

数据来历:StrategiesUnlimited(2016)

2016年,我国半导体照明财产全体产值达到5216亿元,较2015年同比增加22.8%;电力电子和微波射频财产处于起步阶段。与国际领先程度比拟,我国在第三代半导体衬底、外延材料、器件的全体手艺程度掉队3年摆布;在第三代半导体光电子范畴,LED手艺程度已接近国际先辈程度;在第三代半导体微电子使用方面,日、美、欧在地铁机车、新能源汽车、白色家电、光伏逆变器、雷达等范畴开展了规模使用,而我国只在光伏逆变器、PFC电源、UPS、军用雷达等范畴有小规模使用。

GaN使用方面,我国半导体照明使用领先国际,2016年我国半导体照明财产规模达到5216亿元,此中通用照明产值达到2040亿元。在第三代半导体电子器件使用方面,我国仅在挪动通信、光伏逆变、雷达范畴有示范使用。

2015.12

序号

美国国度宇航局(NASA)、先辈研究打算署(DARPA)等机构通过研发赞助、采办订单等体例开展SiC、GaN研发、出产与器件研制。

2016

2015.09

前沿机构:计谋能力办公室DARPAGartner硅谷谷歌华为俄先期研究基金会军工百强

工信部

中国科学院电工研究所

英飞凌

2015.08

2014.08

近年来,LED照明产物的市场渗入率快速增加,出格是在新增发卖量的渗入率有较快增加,但在已安装市场上,因为基数复杂,LED目前的(在用量)市场渗入率仍不高。IHS数据显示,2015年全球LED灯安装数量在全体照明产物在用量中的渗入率仅为6%,估计2022年将接近40%,LED全球照明市场仍具较大增加潜力。

“一院两核心”

材料来历:CASA按照环评公示等公开材料拾掇

“有助于实现节能社会的新一代半导体研究开辟”的GaN功率元件开辟项目,为期5年,第一年(2016年度)预算为10亿日元。

高频和带宽是挪动通信手艺成长焦点和次要挑战。现有支流Si基横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)手艺受工作频次(低于3GHz),且宽带窄、效率增益提拔已接近极限,无法满足将来5G系统的使用需求,而GaAs则遭到输出功率的(低于50W)无法满足高频大功率需求。业界GaN功率放大器将成为挪动通信基站的支流手艺,正向高频次、大带宽、高效率快速演进,使用将全面启动,行业龙头大举进入,市场款式将面对从头洗牌。但目前在高频器件的设想、制备与测试,GaN射频器件的散热手艺、增益提拔、高度集成化等方面需要冲破,是将来财产化的核心。别的在6GHz以下低频及射频能量使用范畴,Si基GaN射频器件表示出了优良的性价比,正成为财产化热点,出格是在射频能量使用范畴,通过采用可控的电磁辐射来历加热物品或为各类工序供给动能,现阶段次要采用磁控管,Si基GaN射频器件可实现高功率输出(300W以上)、低电压驱动、小尺寸高靠得住的处理方案,将来将环绕全固态射频半导体构成新的财产链和使用市场。

宽禁带半导体功能材料与功率器件财产化项目

碳化硅外延财产化项目

进行资本整合,扩充本人的停业范畴;市场所作产品;获得其RF与电源器件、RF与IC设想及处理方案。

98,600

预见将来:预见2016预见2020预见2025预见2030预见2035预见2045预见2050

新形态多功能聪慧照明与可见光通信环节手艺及系统集成

厦门瀚天天成

牵头单元

高端医疗设备用碳化硅晶片

2016.07

15,233

200,000

(2)市场前景广漠可期

韩国

35,000

项目名称

国务院

全球能源互联网研究院

除、广东以外,江苏、浙江、厦门、江西等地在多年持续鞭策下,继续连结先发劣势,逐渐起头成为国内具有较为完整财产链的第三代半导体财产特色集聚区。

表52014-2016年全球第三代半导体范畴主要并购案

(2)GaN财产链各环节进展

期待最终评审成果

2016

SiC(碳化硅)功率模块研发及财产化项目

序号

安森美

投入400万英镑加快化合物半导体器件贸易使用。

第三代半导体材料及使用财产成长演讲(2016)

材料来历:CASA拾掇

期待最终评审成果

Wolfspeed

130,000

机构

2016.05

Microsemi

高压大功率SiC材料、器件及其在电力电子变压器中的使用示范

企业

第三代半导体材料将持续激发关心。第三代半导体材料系统在不竭演进与成长,如铟镓锌氧化物半导体(IGZO)作为一种宽禁带半导体,IGZO-TFT背板具有大尺寸、超高清(UHD)、超低功耗特点,无望代替目前α-SiTFT-LCD液晶显示手艺,还无望用于有源矩阵无机发光二极管(AMOLED)等新型显示范畴,苹果公司打算在2017年MacBookPro产物中采用。别的宽禁带复杂氧化物、氮化硼等材料也在逐步步入使用视野,MoS2、二维GaN等二维材料特征作为前沿性、根本性研究也惹起了普遍关心。第三代半导体材料所具有的奇特机能,面临新时代、新、新需求,无望冲破保守半导体手艺的瓶颈,开辟新手艺使用范畴,与第一代、第二代半导体手艺互补,对经济社会成长将阐扬主要的鞭策感化。

跟着手艺前进,半导体照明的使用范畴不竭拓宽,市场规模不竭增加。据美国财产研究机构StrategiesUnlimited2016年发布的演讲显示,2015年,LED器件营收约147亿美元,估计2016年约152亿美元;2020年跨越180亿美元。LED器件照明使用仍是支流使用,约占30%以上,并稳步增加;LED在汽车以及农业等使用逐年扩大。

表3计谋性先辈电子材料—第三代半导体材料与半导体照明标的目的项目摆设

6英寸SiC外延出产线项目

2016

结合研发

第三代半导体碳化硅材料财产化项目

二、手艺快速前进,国内亟待冲破1.国际成长提速,使用即将迸发(1)SiC财产链各环节进展

总统科学和手艺参谋委员会(PCAST)

国度电网

2)广东第三代半导体南方

被并购方

澳洋顺昌集成电芯片项目

2016.03

面向下一代挪动通信的GaN基射频器件环节手艺及系统使用

(3)立异链没有打通

处所政策也在2016年大量出台,福建、广东、江苏、、青海等27个地域出台第三代半导体相关政策(不包罗LED)近30条。一方面多地均将第三代半导体写入“十三五”相关规划(17项)另一方面不少处所有针对性对本地具有必然劣势的SiC和GaN材料企业进行搀扶。

22,600

南京大学

图3全球LED器件市场规模及预测(百万美元)

TriQuint

时间

华商三优新能源科技无限公司

媒介

APEI

山东科恒晶体材料科技无限公司

2.链条根基构成,财产初步启动

芜湖太赫兹工程核心无限公司

初步构成较完整立异研发和财产化系统。我国开展第三代半导体材料相关研究的国度重点尝试室、国度工程核心、国度工程尝试室20余家,各类国度级财产化、试点城市跨越50家。上、中、下流及设想、配套等各环节均起头呈现一些优良厂商,初步构成了较为完整的财产链。

公布时间

金风科技

2016.01

第三代半导体材料及使用结合立异

2016

科技部、国度发改委、、商务部

江西德义半导体科技无限公司

市具有全国第三代半导体范畴一半以上的科技资本、次要使用范畴企业总部,以及专业的财产办事机构和首都立异大联盟等浩繁的财产手艺立异联盟,具有成长第三代半导体财产最丰硕的资本劣势。自2012年起,市科委就已起头第三代半导体材料及使用的研发结构,并于2015年结合顺义区及国度半导体照明工程研发及财产联盟配合签订了《第三代半导体材料及使用结合立异扶植想谋合作和谈》,摸索了由社会本钱与配合参与的高科技财产扶植模式,旨在全球范畴内整合伙本,构成第三代半导体严重环节手艺的供给泉源,区域财产集聚成长的立异高地,与立异创业的众创平台,面向全球协同的立异收集。一期占地47亩,并于2016年7月开工,估计2017年项目完工,并吸引企业入驻,重点制造集研发中试平台、财产办事平台、财产基金和园区扶植四位一体的财产创重生态系统。

机构

2.国内财产初启,首现投资高潮

据Yole预测,2016-2020年GaN射频器件市场将扩大至目前的2倍,市场复合年增加率(CAGR)将达到4%;2020岁暮,市场规模将扩大至目前的2.5倍。2015年,受益于中国LTE(4G)收集的大规模使用,带来无线根本设备市场的大幅增加,无力地刺激了GaN微波射频财产。2015岁暮,整个GaN射频市场规模接近3亿美元。2017-2018年,在无线根本设备及国防使用市场需求增加的鞭策下,GaN市场会进一步放大,但增速会较2015年有所放缓。2019-2020年,5G收集的实施将接棒鞭策GaN市场增加。将来10年,GaN市场将无望跨越30亿美元。

34,188

用于第三代半导体的衬底及同质外延、焦点配套材料与环节配备

五、具有问题和成长趋向1.次要问题

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表12016年第三代半导体材料相关部门政策办法

仙童

2016

天科合达新材料无限公司

高压碳化硅肖特基二极管。

卡迪夫大学

姑苏大学

先辈兵器:中国兵器无人机轰炸机预警机运输机战役机六代机收集兵器激光兵器电磁炮崇高高贵声速兵器反无人机防空反导潜航器

200,000

提出做强消息手艺焦点财产,鞭策智能传感器、电力电子、印刷电子、半导体照明、惯性等范畴环节手艺研发和财产化,提拔新型片式元件、光通信器件、公用电子材料供给保障能力,将大功率半导体照明芯片与器件纳入节能手艺配备成长工程。

碳化硅中试线

300,475

《推进“一带一”扶植科技立异合作专项规划》

2016.11

2016

2017

第三代半导体材料是全球计谋合作新的制高点。美、日、欧等积极进行计谋摆设,第三代半导体材料激发全球注目,并成为半导体手艺研究前沿和财产合作核心。中国正在积极推进,加速成长。2016年,我国半导体照明财产规模达到5216亿元,照明强国地位渐显,为第三代半导体在其他范畴的手艺研发和财产使用奠基了优良的根本。2016年,第三代半导体手艺显著提拔,市场逐渐,政策全面加快,本钱积极进入,企业加速结构,南北启动,第三代半导体财产在中国迎来成长“元年”。

年产5万片氮化镓晶圆出产线扶植项目

在次要使命中提出要强大建材新兴财产(人工晶体),重点成长高质量人造金刚石和金刚石膜,4-6英寸LED用蓝宝石晶体衬底,第三代半导体晶体材料等产物。

青海矽珂电子科技无限公司

中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的使用示范

大失配、强极化第三代半导体材料系统外延发展动力学和载流子调控纪律

119,000

年产硅基氮化镓外延片24万片、封装芯片2.4亿颗项目

项目名称

内容

2016年,以“第三代半导体材料及使用结合立异”(以下简称“)正式动工和第三代半导体南方落户广东事务为标记,我国第三代半导体的处所结构在各级鞭策下正在逐渐展开。

第三代半导体电力电子器件已初步具备财产化使用前提。目前全球有跨越30家公司在电力电子范畴具有对SiC、GaN相关产物的出产、设想、制造与发卖能力,但市场上可以或许批量不变供给SiC、GaN产物的不跨越1/3。SiC范畴,2016年,美国仪器(TI)等诸多企业进入该范畴,但Cree和NXP则因出售相关营业退出了该范畴。

高功率密度电机节制器

前沿科技:性手艺生物仿生脑科学精准医学基因基因编纂虚拟现实加强现实纳米人工智能机械人3D打印4D打印太赫兹云计较物联网互联网+大数据石墨烯能源电池量子超材料超等计较机卫星斗极智能制造不依赖GPS通信MIT手艺评论航空策动机可穿戴氮化镓隐身半导体脑机接口

上海电驱动股份无限公司

2016

普兴电子科技股份无限公司

厦门芯光润泽科技无限公司

2014.03

2015.06

牵头单元

50,000

MBETechnology

合作企业和机构26家,大学、、英国工程与物理科学研究委员会(EPSRC)投资跨越6000万英镑,聚焦电力电子、射频/微波、光电、传感器4大手艺。

面向新一代通用电源的GaN基电力电子环节手艺

表4其他相关重点专项项目摆设

在射频微波范畴,目前全球约有跨越30家企业曾经处置GaN的研发出产,此中10家摆布曾经实现了GaN的量产化和贸易化。2016年,有5家企业进入该范畴,且根基为中国企业,有2家退出,次要是Cree和NXP因出售相关营业退出了。美国、欧洲、日本等在军事雷达和无线基站通信方面走界前列。美国在GaN射频范畴具有Macom、Qorvo、Raytheon、Microsemi、Anadigics等全球领先企业,现阶段GaN次要使用是卫星、雷达、战役机通信等国防备畴,对于5G通信使用,和市场关心较少。欧洲具有IQE、Ampleon、UMS、NXP等出名企业,在GaN使用于5G通信方面的研发较多,手艺立异能力强。日本在GaN射频范畴的研发和使用,大都以民用通信为主,军事通信探测为辅,次要目标是共同日本在电力电子范畴和光电子范畴的手艺和市场劣势。

株洲中车时代电气股份无限公司

国度新材料财产成长带领小组

地域

2016

机构/企业

2016

GaN光电子方面,国内半导体照明相关企业跨越30000家,此中上游三安光电、华灿光电、德豪润达规模均跨越10亿,中游木林森、国星光电、瑞丰光电、鸿利智汇等在照明之外积极结构红外、紫外、车用等细分范畴,下流照明范畴,飞乐、雷士、欧普、阳光等照明企业完成LED转型,成为行业龙头。

高质量、全光谱无机半导体照明材料、器件、灯具财产化制造手艺

一、政策加紧摆设,抢占计谋高地1.加紧摆设,标的目的逐渐调整

“十二五”以来,我国开展了跨学科、跨范畴的研发结构,在新材料、能源、交通、消息、主动化、国防等各相关范畴别离组织国内科研院所和企业结合攻关,部门处理了第三代半导体材料和器件制备的环节手艺问题。2016年作为“十三五”开局之年,科技部、工信部、国度发改委等多部委出台多项政策,对第三代半导体材料进行结构。从政策的内容来看,科技立异仍是重点,财产化结构、专业人才储蓄、投资激励、财产园规划扶植、出产制造拔擢等方面的支撑政策也逐渐出台,力争全面实现“换道超车”。

第三代半导体材料及使用手艺涉及材料、能源、交通、消息、配备和主动化等多个范畴,多学科交叉、融合的特点较着,从根本研发到工程化使用的立异链也很长,但目前使用端与焦点材料、器件分手,无法构成好处配合体,缺乏对全财产链的顶层设想、系统结构,以及一体化全体实施。

分布式可再生能源发电集群并网消纳环节手艺及示范使用

5,000

Cree

面向下一代挪动通信的GaN基射频器件环节手艺及系统使用

美国

《“十三五”国度科技立异规划》

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表22016年国内第三代半导体材料相关部门政策办法

十一

金额

30亿美元

2.国内加鼎力度,出力换道超车

我国GaN器件在微波射频范畴的使用正在快速成熟,出格是民用市场即将起量。全球挪动通信基站射频功率器件的市场规模约10亿美元,我国仅中兴、华为、大唐等企业的总需求就在3亿-4亿美元。2016年,我国第三代半导体微波射频电子市场规模约为9.43亿元,此中国防军事和航天使用是次要使用范畴。而民用范畴,华为、中兴等通信设备商均早已起头针对GaN在无线通信设备中使用进行结构,但目前国内市场上GaN射频功率器件产物根基为欧、美、日大厂所出,国内研究虽已展开,但目前尚无成熟产物使用,我国自产的具有优良机能和不变量产供货能力的GaN产物迫在眉睫。

江苏澳洋顺昌金属材料股份无限公司

厦门华天恒芯

美国等发财国度为了抢占第三代半导体手艺的计谋制高点,通过国度级立异核心、协同立异核心、结合研发等形式,将企业、高校、研究机构及相关部分等无机地结合在一路,通过协同组织,配合投入,实现第三代半导体手艺的加快前进,引领、加快并抢占全球第三代半导体市场,在支撑标的目的上则愈加关心以使用需求带动研发,指导资本进入产等第的开辟和市场终端使用。

目前,全球第三代半导体电力电子财产款式呈现美国、欧洲、日本鼎足之势态势。此中,美国在SiC范畴全球独大,具有Cree、II--VI、道康宁等具有很强合作力的企业,而且拥有全球SiC70-80%的产量。

并购影响

GaN电力电子器件方面,目前已推出耐压650V及以下系列Si基GaN功率器件,次要使用于办事器电源(PFC)、车载充电、光伏逆变器等。2016年3月,美国Navitas公司推出650V单片集成GaN功率场效应晶体管(FET),以及GaN逻辑和驱动电。8月美国Dialog公司(由台积电代工)推出了针对电源适配器的GaNIC方案。GaN微波射频器件方面,目上次要用于远距离信号传输和高功率级别,如雷达、挪动基站、卫星通信、电子战等。美国、日本等十几家公司均推出了GaN射频功率器件产物。GaN光电器件方面,财产化LED光效程度达到176lm/W以上。东芝、三星等多家公司均推出了大尺寸Si衬底上财产化大功率GaNLED芯片产物,光效达到130-140lm/W。别的,3.75W蓝光和1W绿光激光器已有发卖,342nm紫外激光器实现脉冲激射,但尚不克不及实现使用。在紫外探测器方面,通俗非增益探测度量子效率跨越60%,并能够批量使用于民用产物,增益可见光盲GaN雪崩光电二极管(APD)曾经报道了单光子探测。

材料来历:CASA拾掇

我国第三代半导体材料成功财产化的第一个冲破口是光电子范畴的半导体照明财产。目前,我国已成为全球最大的半导体照明产物出产和出口地。2016年,我国半导体照明财产全体产值初次冲破5000亿元,达到5216亿元,此中上游外延芯片规模约182亿元,中游封装规模达到748亿元,下流使用规模4286亿元。以LED为主停业务上市公司增加到28家,营收持续增加。国内企业屡次参与国际整归并购案,国际合作力进一步提拔。

RFMD

表62015年下半年至2016国内部门第三代半导体相关项目列表

2.国内高度注重,手艺快速跟进(1)国内重点摆设研发

高功率密度车用逆变器产物平台开辟及财产化

与欧伏电气联手共建全优财产链、收购160MW项目拟建最大风电场。

获得SiC功率器件和SiC基GaN射频功率,开辟出能效更高、面积更小、成本更低的系统,在诸如5G和新能源汽车等高新手艺范畴具有领先手艺。

三安光电股份无限公司

2016.01

靠得住性和低成本是电力电子勤奋的标的目的。作为新一代能源手艺,SiC和GaN电力电子器件在电源转换、逆变器等使用中曾经具有手艺和分析成本劣势,规模化出产推进价钱进一步下降,将在中小功率市场快速启动,特别在充电桩、汽车电子、光伏逆变、电源转换等范畴。但目前在手艺成熟度待提高、批量化出产能力、全财产链的配套能力、测试评价方式、优化的使用处理方案等方面还具有问题,需要在持久靠得住性和低成本方面继续勤奋。SiC器件的高耐压、大电流、高靠得住和GaN与Si兼容的IC集成化成长将成为将来趋向。

名称

功率半导体重点尝试室暨碳化硅财产化扶植项目

2016.09

SiC器件方面,国际上SiC肖特基二极管(SBD)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等均已实现量产,产物耐压范畴600V-1700V,单芯片电流跨越50A,并开辟出了1200V/300A、1700V/225A的全SiC功率模块产物;尝试室开辟了10000V-15000V/10A-20A的SiCMOSFET;并研发出了IGBT芯片样品,最高耐压程度曾经跨越20kV量级。

国度重点研发打算“智能电网手艺与配备”重点专项

第三代半导体财产南方

数据来历:CSAResearch

2016.07

立异成长:习立异中国立异创业科技体系体例科技立异政策协同立异新科技根本研究产学研供给侧

材料来历:CASA拾掇

《确保美国在半导体范畴的持久带领地位》演讲

(1)财产链条初具雏形

高效大面积OLED照明器件制备的环节手艺及出产示范

10,318

通过在尖端范畴的持续立异,美国才可以或许削减由中国财产政策所带来的,以加强美国经济。

数据来历:CASA

年产500万片新型半导体材料项目

8.5亿美元

时间

专家专栏:黄志澄许得君施一公王喜文贺飞李萍王煜全易本胜李德毅游名誉刘亚威赵文银廖孟豪

2017

前沿人物:钱学森马斯克凯文凯利任正非马云

热点专题:军民融合民参军工业4.0贸易航天智库国度重点研发打算基金配备采办博士摩尔定律诺贝尔国度尝试室国防工业十三五

SiC芯片、器件研发及财产化扶植项目

2000年以来,在国度多项科技和财产打算的鼎力支撑下,我国的先辈电子材料取得了长足前进,大幅度缩小了与发财国度的差距,进入了从受制于人、跟跑到自主保障、领跑的汗青性转机阶段。2016年我国启动了“十三五”国度重点研发打算“计谋性先辈电子材料”重点专项的组织实施工作,第三代半导体材料与半导体照明作为重点专项中最主要的研究范畴,获得了国度层面的重点支撑,以全链条摆设、一体化实施的组织模式摆设了11个研究标的目的,并在2016年和2017年分两批启动。2016年度启动的6个标的目的已正式立项并取得阶段性研究,2017年度启动的5个标的目的曾经完成预评审工作,估计2017年6月将完成立项工作。

第三代半导体涉及多学科、跨范畴的手艺和使用,需要结合多范畴劣势资本,开展多学科、跨范畴的集成立异,但研发和财产化需要高贵的发展和工艺设备、高档级的干净和先辈的测试阐发平台,目前国内处置第三代半导体研发的研究机构、企业单体规模小,资金投入无限,研发立异速度慢,工程化手艺是短板,难,公共平台缺乏使研发“灭亡谷”现象严峻。

GaN衬底材料方面,目前可以或许批量供应2英寸GaN衬底,其缺陷密度达到5×106cm-2,已开辟出4英寸GaN衬底样品。GaN外延材料方面,已实现贸易化的6英寸Si基GaN外延材料和器件,GaN外延层厚度跨越5μm(耐压600V)。

100,000

2016年,第三代半导体器件在消费类电子、工业电机、太阳能光伏、风力发电、新能源汽车、大数据核心等使用范畴起头渗入。2016年,我国第三代半导体电力电子器件的市场规模约为1.6亿元,目前市场90%为进口产物所拥有。

主体

GaN衬底材料方面,住友电工、日立电线、古河机械金属和三菱化学等日本公司已能够出售尺度2-3英寸HVPE制备的GaN衬底,具备4英寸衬底(位错密度106cm-2)的小批量供应能力。外延材料方面,美国Nitronex,Azzuro和日本企业起头供给6英寸制备600V以上电力电子器件的Si上GaN外延材料。SiC衬底的射频微波功率用GaN高电子迁徙率晶体管(HEMT)外延片已实现财产化。

江苏华功半导体无限公司

国务院

Skyworks

图6我国半导体照明财产各环节财产规模及增加率

(3)扶植起头启动

打算投资额

大学

宽禁带半导体电机节制器开辟和财产化

英国

姑苏能讯高能半导体无限公司

启动年份

英飞凌

2016

日本

(1)研发分离、投入不敷,缺乏不变持续的无效攻关

2016.08

据国度统计局数据,2015年我国半导体分立器件规模以上企业的发卖额跨越900亿元/年,国内第三代半导体电力电子的渗入率不到0.5%。国内目前最大的使用范畴在开关电源和不间断电源,而渗入最快的是光伏使用范畴。

第三代半导体固态紫外光源材料及器件环节手艺

获得化合物半导体晶圆制造,加大亚洲市场拥有率、加强与亚洲国度企业的联系。

研发项目

化合物半导体使用立异核心

江苏华功半导体无限公司

投资项目名称

启动年份

2016

GaN微波射频器件方面,构成了系列化GaN微波功率器件和单片微波集成电(MMIC)产物,在军用范畴,次要使用于国防扶植中战役机、军舰、地面、导弹等T/R组件,靠得住性在8mm波段曾经达到近百万小时,在X波段以下靠得住性达到近万万小时;在民用范畴,开辟了5G通信用GaN功率MMIC,次要针对15GHz、30GHz等频段,在28GHz-30GHz工作频次下,输出功率达到10W以上。国内中电科13所和中电科55所有多年军工元器件的手艺堆集,在满足军工需求的同时起头与国内通信企业合作开辟民用器件,且在4G挪动通信频段部门机能目标已达到国际先辈程度。华为海思半导体也在积极结构GaN射频器件。姑苏能讯与中兴和华为合作开辟射频器件,并初步构成发卖。GaN电力电子器件方面,国内曾经在尝试室实现了耐压跨越900V的Si上GaN电力电子器件,机能与国际先辈程度有必然差距,暂未实现财产化。

(万元)

总体来说,高质量、高靠得住性、快速厚外延手艺是SiC功率器件在高压范畴成长和推广的瓶颈。较小的SiC单晶衬底尺寸和较高的缺陷密度是限制SiC功率器件向大容量标的目的成长的限制要素。SiC工艺手艺未完全成熟是限制SiC功率器件成长和推广实现的手艺瓶颈。高温封装手艺成长滞后是限制SiC功率器件在高温范畴推广的晦气要素。

绿色低碳成长曾经成为全球的共识,中国曾经成为目前全球最大的半导体照明产物的出产和消费市场,在光电子、电力电子、微波射频等范畴还有庞大的科技立异和财产化机遇。但相对于美国、日本等国度在焦点材料、芯片方面的持久堆集,中国第三代半导体财产成长面对极大的挑战。第三代半导体财产属于手艺和资金双稠密型财产,出格是SiC和GaN材料和芯片大量使用于军事范畴,中国在手艺和人才方面将面对国外的部门,在美国以“”为由金沙江收购Lumiled、宏芯投资基金收购Aixtron后,2016年10月31日,美国总统科学和手艺参谋委员会(PCAST)颁布发表成立一个新的工作组,将专注于半导体行业所面对的焦点挑战,提出加业和美国在全球带领地位的。2017年1月6日,美国白宫颁发演讲《给总统的演讲:维持美国在半导体行业的领军地位》称,中国的半导体手艺成长曾经到了美国的芯片制造商和美国的,并对中国芯片财产采纳更严密的审查,这些都显示了中国企业在美国高科技范畴所面对的重重妨碍以及美国在高科技范畴对中国的。

SiC衬底材料方面,国际支流产物逐步由4英寸向6英寸过渡,并起头研发和出产8英寸衬底。4英寸零微管的4H-SiC单晶衬底已贸易化,6英寸产物的微管密度在5个/cm2以下。Cree公司4英寸基片的穿透型螺位错密度降至447个/cm2,基平面位错密度为56个/cm2;6英寸基片的穿透型螺位错密度为230个/cm2,基平面位错密度为112个/cm2。外延材料方面,国际上6英寸外延片曾经财产化,外延速度最高能够达到170μm/h,100μm以上的高厚度外延片缺陷密度低于0.1cm-2。

2016.07

半导体照明与生物感化机理及面向健康医疗和农业的系统集成手艺与使用示范

加强半导体财产成长,使国度经济和平安受益。

150,000

太赫兹与毫米波集成电手艺工程研究核心项目

扬州扬杰电子科技股份无限公司

第三代半导体材料是提拔新一代消息手艺焦点合作力的主要支持。第一代半导体材料以硅(Si)和锗(Ge)等元素半导体为代表,奠基了微电子财产根本;第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)为代表,奠基了消息财产根本;以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料,因具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强等优胜机能,是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”,在半导体照明、新一代挪动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等范畴有广漠的使用前景,无望冲破保守半导体手艺的瓶颈,与第一代、第二代半导体手艺互补,对节能减排、财产转型升级、催生新的经济增加点将阐扬主要感化。

2015.12

瑞德兴阳新能源手艺无限公司

IQE

150,000

国度重点研发打算“新能源汽车”重点专项

阳光电源股份无限公司

《“十三五”国度计谋性新兴财产成长规划》

新能源企业RES

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