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砸1.5兆美元 中國強攻第3代半導體 要超車美國

中國決定投資人民幣10兆元研發生產第三代半導體。(美聯社)
中國決定投資人民幣10兆元研發生產第三代半導體。(美聯社)

面對美國在半導體領域不斷打壓,中國欲藉第三代半導體技術來彎道超車美國,彭博報導,中國不僅決定投資人民幣10兆元(約1兆5557億美元)在第三代半導體材料的研發及生產,並首次寫入「十四五」規劃中,顯示未來五年將是發展第三代半導體的關鍵時刻。

與第一代半導體材料矽(Si)、鍺(Ge),和第二代半導體材料砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)相比,第三代半導體材料為氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)具有更好的物理和化學特性,同時具有散熱迅速、耐高電壓、高電流的特性等特性。

因此第三代半導體材料多用在5G基地台、快速充電以及電動車、軌道交通等產品上。

由中國科技部、工信部支持,科研機構、大專院校、龍頭企業發起籌建的「第三代半導體產業技術創新戰略聯盟」(CASA),於今年6月發布的「第三代半導體產業發展報告2020」白皮書顯示,去年中國第三代半導體整體產值超過人民幣7100億元(約1104億元)。

其中,半導體照明整體產值約人民幣7013億元(約1091億美元),受新冠疫情影響較2019年下降7.1%;碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)電力電子產值規模達人民幣44.7億元(約6.9億美元),年增54%;GaN微波射頻產值達到人民幣60.8億元(約9.4億美元),年增80.3%。

事實上,中國第三代半導體企業包括中芯國際、韋爾股份、卓勝微、天科合達、同光晶體、泰科天潤、三安光電、英諾賽科等紛紛擴產,預告中國第三代半導體產業開始進入擴張期。

半導體產業專家、前漢磊科技總經理莊淵棋認為,美國在第三代半導體材料科學中,是遙遙領先全世界,但在科技屢遭美國打壓下,中國必須要找出路,中國內需市場大,行業初期有國家補助,所以可以自成一套系統。

莊淵棋表示,目前半導體所使用的材料仍以矽為主,有製程成熟度高、成本低等優點,然而在需耐高電壓及高溫、高功率、高頻運作等應用場景,矽基半導體已面臨極限,反而不如第三代半導體材料的氮化鎵(GaN)及碳化矽(SiC)產品表現優異。

莊淵棋解釋,以碳化矽(SiC)來說,優勢在於包括寬能隙、擊穿電場強度大、電子飽和移動速度快、熱傳導率快等,所以在嚴苛環境下也能穩定操作,尤其可以應用在5G、軌道交通、太陽能、電動車等。

台灣經濟研究院研究員劉佩真指出,第三代半導體材料助推功率半導體朝向高頻、高功率、輕量化發展,例如在電動車應用中,碳化矽(SiC)功率半導體相比於矽(Si)基器件更可實現輕量化和高效率,而中國半導體功率半導體業者正在加速布局此領域。

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