二期8英寸项目明年上马
国家第三代半导体技术创新中心(南京)由南京市人民政府、中国电子科技集团有限公司、南京江宁经济技术开发区管理委员会、中国电子科技集团公司第五十五研究所合作共建,目标聚焦第三代半导体关键核心技术和重大应用方向,重点突破材料、器件、工艺和装备技术瓶颈,保障国家重点产业战略安全。目前,创新中心拥有一支高水平技术团队,人员覆盖芯片设计、单项工艺、工艺整合可靠性保障、应用支撑等方面。
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国家第三代半导体技术创新中心(南京)负责人介绍,一期项目依托五十五所原有厂房区域,“以存量带增量”的方式,打造6英寸SiC电力电子器件研发与中试平台。
随着一期项目投运,二期项目的建设排上了“时间表”。记者了解到,二期项目计划于2024年开建,规划年产20万片8英寸圆片。工厂将设计8英寸第三代半导体芯片制造、先进晶圆封装、模块封装平台,实现孵化、成果转化、学术交流、公共服务等功能。
在业内,进军8英寸衬底被视为降低成本的关键之举。相对于6英寸,8英寸的面积增加78%左右,由于边缘损耗减少,同等条件下从8英寸衬底切出的芯片数会增加将近90%。
“我们必须在一些核心关键领域拥有绝对的一技之长。”中国电科集团总经理陈锡明说。他预测,未来2—3年,既是全球第三代半导体市场全面爆发的关键时期,也是我国抢占行业话语权和制高点的重大机遇期。
已装上200万辆新能源车
国家第三代半导体技术创新中心(南京)主任陈辰介绍:“经过摸底调研,我们排出国家重点需求在新能源汽车、光伏、轨道交通、高压输变电、智能电网等五大跑道,于是确定攻坚‘新能源汽车用高电流密度高可靠碳化硅MOSFET产品’和‘面向智能电网和高铁应用的高压大功率碳化硅电力电子器件’两大产品方向。我们的实施路径是从碳化硅电力电子的基础理论、材料生长、器件制备、系统应用等四个方面,联合生态伙伴们一道攻关。”过去两年多时间,南京中心的科技团队一路披荆斩棘,收获一批重大成果,大会进行了集中发布。
突破高可靠芯片设计、电流密度增强等碳化硅MOSFET芯片关键技术,形成650V—1200V大电流碳化硅MOSFET器件系列产品,关键指标达到国际先进水平。
突破低寄生参数设计、高效散热、高可靠封装等关键功率模块关键技术,研制出750V/600AHPD、1200V/600A2in1等电驱用SiC功率模块,性能与国际先进模块相当。
记者了解到,碳化硅MOSFET芯片尺寸微不足道,仅3×3毫米见方,但它却好比新能源车车载充电机的“心脏”,能大大提高新能源车充电效率。陈辰透露:“截至目前,碳化硅MOSFET芯片已经在国内头部车企的车载电源系统中使用1300万只,保障了近200万辆汽车需求,出货量全国领先。此外,功率模块拟应用于红旗汽车的首款电驱,预计2024年正式装车。”
研发生产出一批填补国内空白的高压、大电流功率模块。相关成果在国际全碳化硅柔直变电站投入示范应用,并且在某龙头企业电力电子换流阀项目中进行了应用验证。
突破大尺寸SiC辐射探测器器件设计及制造技术,单芯片面积、暗电流、电荷收集效率等关键指标处于世界领先水平。
生产出国内首个逻辑、驱动、功率开关全GaN集成功率IC芯片,最高工作频率达到5MHz,为更高工作频率、高可靠电源应用奠定基础。
突破驱动芯片设计、微小尺寸像素阵列制备、高导热显示模组设计等关键技术,建立自主的8英寸硅基MicroLED工艺平台,实现单色微显示器的点亮与显示功能。目前,绿色MicroLED器件亮度可达到200万尼特。