600509炭化硅晶体深刻研究

600509炭化硅晶体深刻研究与硅（Si）和砷化镓（GaAs）为代表的传统半导体材料相比，碳化硅（SiC）半导体在工作度、抗辐射、耐高击穿电压性能等方面具有很大优势。碳化硅（SiC）作为目前发展最成熟的宽带隙半导体材料，具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点，其优异的性能可以满足现代电子技术对高、高频、高功率、高压以及抗辐射的新要求，因而是半导体材料领域最有前景的材料之一。碳化硅（SiC）半导体器件在航空、航天探测、核能开发、卫星、石油和地热钻井勘探、汽车发动机等高（350～500oC）和抗辐射领域具有重要应用；高频、高功率的碳化硅（SiC）器件在雷达、通信和广播电视领域具有重要的应用前景；（目前航天和军工下属的四家院所已有两家开始使用，订货1亿/年，另两家还在进行测试，在航天宇航碳化硅器件是不可取代的，可以抵御太空中强大的射线辐射及巨大的差，在核战或强电磁干扰作用的时候，碳化硅电子器件的耐受能力远远强于硅基器件，雷达、通信方面有重要作用）此外，由于碳化硅（SiC）晶体与氮化镓（GaN）晶体在晶格和热膨胀性能相匹配，以及具有优良的热导性能，碳化硅半导体晶片也成为制造大尺寸，超高亮度白光和蓝光氮化镓（GaN）发光二极管（LED）和激光二极管（LD）的理想衬底材料，为光电行业的关键基础材料之一。市场现状早在上个世纪六十年代初，碳化硅半导体在物理、电子等方面的性能远优于硅半导体这一特征便被广泛认知。经过近五十年的发展，硅半导体产业已成为全球每年近万亿美元的巨型产业，而以碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体产业还正处于起步阶段，2005年全球SiC半导体产业规模为10亿美元。这是因为在上个世纪六十年代，单晶硅生长技术已经渐趋成熟，而掌握碳化硅晶体生长技术只是九十年代末期之事。经过数十年不懈的努力，目前，全球只有少数的大学和研究机构研发出了碳化硅晶体生长和加工技术。在产业化方面，只有以美国Cree公司为代表的少数几家公司能够提供碳化硅晶片，国内的碳化硅晶片的需求全赖于进口。目前，全球市场上碳化硅晶片价格昂贵，一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格高达500美元（2006年），但仍供不应求，高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的百分之四十以上，碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。因而，采用最先进的碳化硅晶体生长技术，实现规模化生产，降低碳化硅晶片生产成本，将促进第三代半导体产业的迅猛发展，拓展市场需求。公司的关键技术：自行研发，设计制造了碳化硅晶体生长的设备，采用创新的技术路线实现碳化硅晶体生长高区等关键晶体生长条件的产生和控制；自行研发了碳化硅单晶生长的关键技术：碳化硅晶体生长区的最佳度和度梯度及其精确控制和调节、载气流量和气压的稳定保持、以及籽晶和原料的特殊处理。自行研发了碳化硅晶片加工的关键工艺技术：针对超硬的碳化硅，选取适当种类、粒度和级配的磨料以及适当的加工设备来切割、研磨、抛光；碳化硅晶片的抛光（CMP）和清洗工艺。（由于自制设备及低廉的电力成本，今年目前公司的生产成本仅是美国CREE的一半）目前，LED的成本正以每年20％速度降低，估计明年开始，用于普通照明的LED灯将大幅增加。全能的高品质新光源在景观照明上替代霓虹灯，节能70％；在交通信号灯上替代白炽灯，节能80％；目前的发光效率已高于白炽灯，预计2010年将超过荧光灯，进入占全球电力消耗15％～20％的普通照明领域，节能效果将更显著。世界各国普遍看好LED照明的发展前景。美国、欧盟、日本和韩国，近年来纷纷为LED度身定制了推广计划并委以重任。在农业上，LED和太阳能电池联手可制成植物灯：白天，让植物尽情吸取阳光中的营养，晚上则用白天收集来的太阳能，让LED灯发出植物所需波长的光，提高农作物的产量。另外，还可以把LED调节成不发紫光的冷光源，用在水下照明，可不生苔藓。目前，LED由于成本较高，而且使用的是硅基底或红宝石基底，最高亮度只有100ml，还是比较暗的，所以目前仅广泛应用于景观照明、建筑外观照明、交通信号灯、道路照明、大尺寸液晶电视背光源和汽车照明等，我们的手机中大部分按键灯及闪光灯都是LED的。美国Cree公司开发出了以碳化硅为基底的高亮蓝光晶片，因为碳化硅可以承受上千伏的高压和500度的高，所以它的最高亮度可以达到1000-1500ml，完全可以取代普通照明灯。目前我们可以见到的100元左右的LED高亮手电就是使用CREE的产品，还有一些高档轿车的车灯已经开始使用LED。如果利用LED照明取代灯泡的话，能节电70％左右。普通的白炽灯功率一般为40～60W，而LED灯只需3～6W，并可将寿命延长到3万～5万小时，虽然LED照明器具的价格比普通电灯泡贵，但这些额外成本将在3～5年内省回来。以前世界上只有CREE可以生产碳化硅晶片，现在我们的天富也可以工业化生产。夏普于2007年8月30日举行了由太阳能电池和白色LED照明组合而成的室外照明灯“LN-LW3A1/LN-LS2A”产品说明会。该室外照明灯由夏普于2007年7月17日发布，8月21日开始供货。明照灯的亮度为1800lm（LN-LW3A1），约为该公司原产品的6倍，“在利用太阳能电池驱动的LED照明灯中为业界最高水平”。耗电与亮度同等、光源采用32W级荧光灯的室外照明灯大体相同。利用太阳能电池驱动，无需专门布线供电。夏普推算，与通过电源驱动的室外照明灯相比，每年可减少153.3kWh的耗电和48.2kg的CO2排放量。光源使用寿命约达4万小时（亮度降至初期的70％之前）的白色LED，因此与使用寿命约达5000小时的荧光灯的室外照明灯相比，维护更方便。夏普表示，使用荧光灯时，10年内必须要更换约5次光源（每天照明12小时），而此次的室外照明灯可在约10年内无需更换。2007年8月31日PHILIP宣布完成收购Kinetics后，GE将收购Cree与Philips竞争的传言又浮出水面，周五Cree的股票价格也因此暴涨。尽管目前还未有证据证实这一交易，Forbes杂志的一篇文章中引用投资公司CIBC世界市场分析师DanielGelbtuch的话，认为如果属实，从制造商角度来看这一收购事件意义深远。GE很明显地面对这样一个情况：如果想长期占有照明市场份额，就不得不壮大LED产品组合，而剩下的最后一块蛋糕就是Cree了。两大传统照明巨头的收购意味着半导体照明时代的来临。目前新加坡府已经从策上规定，公共场所例如宾馆和走廊、27万台电梯的照明，全部要换上LED的照明，这是强制性的推广。美国和欧盟有一个时间表，节能灯要全部替代白炽灯，有人预测到2010年，美国将有50％照明灯采用LED，美国的市场是非常大的。欧盟有两点跟LED照明是有关的，第一个是白炽灯全部禁用，第二个是对所有的汞产品禁止进口。日本也有1200万只路灯LED化的计划。我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国，2006年中国照明行业产值约1600亿元，出口100亿美元，但仅占全球市场18％，大而不强。面对千载难逢的历史机遇，发展中国的半导体照明新兴产业已经时不我待。2003年6月，科技部联合信息产业部、教育部、建设部、中科院、轻工业联合会等单位，成立国家半导体照明工程协调领导小组，紧急启动了国家半导体照明工程。经过“十五”期间工程的组织与实施，功率型芯片和功率型白光封装达到国际产业化先进水平，发光功率和发光效率分别达到189mW和47lm/W，改变了过去蓝光芯片主要依赖进口的不利局面；包括LED车灯、矿灯等四大类140多个新产品陆续开发成功，大部分已实现了批量生产。2006年国产芯片市场占有率44％，2001-2006年LED市场销售额年平均增长率48％，2006年LED封装产值146亿元。已经形成了从外延片生产、芯片制备、器件封装到集成应用的比较完整的研发体系。预计2010年我国半导体照明及相关产业产值将达到1000亿元。2006年初，国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，“高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入中长期规划第一重点领域（能源）的第一优先主题（工业节能），在国内外引起广泛关注。2006年10月，国家“十一五”863计划“半导体照明工程”重大项目正式启动。我国半导体照明产业正在进入自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期。“十一五”国家半导体照明工程的发展，将重点围绕半导体普通白光照明的目标，强调创新性，突破白光照明技术的部分核心专利，实现重点跨越；强化技术集成，围绕重大战略产品，产学研上下联合攻关，解决制约产业发展的共性关键技术；实施产业技术联盟与人才培养、基地建设战略，建立完善的技术创新体系与特色产业集群，提升产业持续创新的能力，最终形成有自主知识产权和中国特色的半导体照明新兴产业。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中的（32）新一代信息功能材料及器件（33）军工配套关键材料及工程化都与碳化硅有关。目前国内仅有中科院-天富热电联合企业有产业化能力，山东大学的实验室可以生长出碳化硅晶片，但没有工业化生产能力。做为LED产业的上企业，天富热电已经获得国家科技部每年2000万的发展基金。原来的计划：2007年实现北京天科合达蓝光半导体有限公司小批量产品生产达标并初步建立国内外销售渠道2008年在新疆建成4万片光电用2英寸碳化硅晶片的生产能力2010年，在新疆建成12万片光电用2英寸碳化硅晶片的生产能力其中天科合达是天富热电全资子公司上海汇合达投资公司控股的（51％）,其它的股权由新加坡一家销售公司和中科院物理所拥有。目前看，这个计划将大大提前，日本夏普如果开始订货，年底就可以达到4万片的产能，明年就可达到12万片的计划，最近发展实在是太快了。目前一片的售价是400$,CREE的去年的平均售价是500$国家初步的计划是09年将在石河子建成年产30万片的碳化硅晶片生产基地，同时天科合达在苏州建立晶片下开发基地。目前每片的利润在250$,估计随着量产价格每年会下降20％,09年如果单片利润只有150$,仍有4.5亿$的利润，这还没有算到时下产业的利润，LED行业本身就是一个tenbagger行业，而天富热电就是这个行业上的一颗明珠。