為地球貢獻一份愛2020-02-17 07:38:27

一片 2 英寸（約 5 釐米）直徑的白色半透明、塑膠質感的小圓片，在國際市場上的售價居然可以達到5，000到7，000美元；不但供不應求，而且由於國際貿易的技術壁壘，一片難求——這當然不是普通的塑膠片，是被稱為“第三代半導體材料”的氮化鎵晶片。

你可能難以想象，一片2英寸的氮化鎵晶片可以生產出1萬盞亮度為節能燈10倍、發光效率為節能燈3-4倍、壽命為節能燈10倍的高亮度LED照明燈；也可以製造出5，000個平均售價在100美元以上的藍光鐳射器；氮化鎵晶片還可以被應用在電力電子器件，使得系統能耗降低30%以上；它也將是未來微波通訊的核心材料，並使得同樣面積的微波基站傳輸覆蓋面積比目前至少提升一倍以上。

“第一代半導體是矽，主要解決資料運算、儲存的問題；第二代半導體是以砷化鎵為代表，它被應用到於光纖通訊，主要解決資料傳輸的問題；第三代半導體以氮化鎵為代表，它在電和光的轉化方面效能突出，在微波訊號傳輸方面的效率更高，所以可以被廣泛應用到照明、顯示、通訊等各大領域。”蘇州納維科技總經理徐科解釋道。

氮化鎵是一種人造材料，自然形成氮化鎵的條件極為苛刻，需要2，000多度的高溫和近萬個大氣壓的條件才能用金屬鎵和氮氣合成為氮化鎵，所以在自然界幾乎不可能實現。1998年，美國科學家研製出了首個氮化鎵電晶體。

然而，氮化鎵禁頻寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學穩定性等優越性質，使得它成為迄今理論上電光、光電轉換效率最高的材料體系，並可以成為製備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關鍵基礎材料。

現在LED盛行的風潮下，氮化鎵作為半導體發光二極體應用於LED照明也已經在中國發展得風起雲湧。然而，徐科介紹說，目前市場上大規模應用於LED照明的氮化鎵晶片距離氮化鎵真正的“神奇能量”還相距甚遠。

“這主要是由於目前市場上廣泛使用的LED氮化鎵晶片通常是基於藍寶石或碳化矽襯底晶片製備而成，這種襯底決定了每平方釐米LED晶片的缺陷密度達到上億個；但如果能將LED晶片的襯底晶片變為氮化鎵本身，那麼LED晶片的缺陷密度將降低為現在的百分之一甚至千分之一。那時再應用於LED產品時，不但有效解決了發光時的散熱問題，還能使單位面積亮度提升10倍。”

納維科技正是專注於氮化鎵襯底晶片生產的公司，作為半導體的一族，納維公司在產業鏈中的角色類似矽晶片產業鏈中的晶圓生產商。無論是氮化鎵晶片生產，還是以氮化鎵為襯底的晶片器件，都需要精密的奈米加工工藝。由於技術門檻極高，在全球能夠規模化生產氮化鎵晶片的公司屈指可數，日本的住友、日立電纜在這個領域中佔領著制高點，其次為美國公司。

徐科帶領的納維科技是全球第7 家，也是中國唯一一傢俱備氮化鎵晶片生產能力的公司。“雖然我們到2010 年底才推出自己的產品，但我們產品的效能已經超越了幾家先進入的國際巨頭，並且有能力迅速將產能提升。”

1995 年，徐科還在中科院上海光學精密機械研究所攻讀博士學位時，便開始了對晶體生長、氮化物半導體材料外延生長的研究。此後，無論是去日本留學、工作，還是回國到北京大學物理系任教，徐科從未離開過他所致力研究的氮化物半導體領域。

透過10 多載潛心研究，徐科掌握了讓氮化鎵的大尺寸人工製備在1 個大氣壓、1，000 多度的環境中成功合成的技術。他認為，“一項研究做了十幾年，如果再不能推向應用，這項研究就失去了它存在的價值。”

2006 年，徐科加入剛剛在蘇州成立的中科院奈米技術與奈米仿生研究所，而他的目標就是把氮化鎵晶片實現產業化。

2007 年4 月，徐科拿出80 萬元與中科院奈米所合資成立了蘇州納維科技，專注於氮化鎵晶片的裝置製造和晶片生產。此後，納維科技陸續得到了風險投資和政府支援的研發資金累計近3，000 萬元。

“雖然我們在公司成立之初已經掌握了氮化鎵晶片製備的技術，但從實驗室的樣品變為可以規模化生產、高品質的產品，這仍然是一個需要相當大資金和人力投入的過程，這也是目前我們在整個高科技投入中非常薄弱的一環。”徐科坦誠道。

要實現規模化的生產，必須擁有自動化的生產裝置。納維科技成立後的3 年多中，徐科和他的團隊專注於將氮化鎵生產的實驗室裝置變為工業化生產的裝置。“研發能力和氮化鎵晶片的自行裝置製造能力是我們的兩大核心競爭力。”徐科說。據他透露，納維自行研發的裝置成本僅為國際同行的1/10。

在產品研發方面，徐科把目光放在了更大尺寸的氮化鎵晶片製備上。“目前僅個別日本公司掌握了4 英寸氮化鎵晶片的製造技術，但還沒有產品出來，而我們預計到2012 年底，我們的4 英寸氮化鎵晶片產品將可以投產，2014 年可以生產出6英寸的晶片。”

除了做大之外，將氮化鎵晶片做得更薄，使之直接成為氮化鎵器件（或晶片）的一部分，生產出“無襯底氮化鎵晶片”是徐科追求的另一目標。氮化鎵晶片的厚度通常為0。1 毫米，目前以藍寶石襯底做出來的氮化鎵晶片通常厚度為0。4 毫米，在使用過程中必須“削薄”後封裝使用。

“目前的氮化鎵晶片襯底也同樣需要作‘削薄’處理，但未來當我們把氮化鎵晶片做得足夠薄，就可以直接成為氮化鎵器件的一部分，那樣我們及整個產業的成本都將極大降低，目前我們已經在研發相關的技術，預計兩三年後可以投入產品。”

在徐科看來，作為第三代半導體的氮化鎵器件之所以售價高昂，主要是由技術壟斷造成的。“現在藍寶石基底的LED芯片價格僅為幾毛錢，而氮化鎵基底的LED 芯片價格則為20 美元，規模化生產後，他們的成本應該沒有太大差別，”徐科說，“我認為幾年之內，氮化鎵晶片將由現在5，000 美元一片，降到300 美元一片，晶片的尺寸也會越來越大，這將讓成本進一步降低，蘇州納維公司在這方面具有很厚實的競爭力。”

在氮化鎵應用方面，除了LED 照明，徐科認為消費電子是未來氮化鎵應用最廣闊的市場。將氮化鎵應用於DVD 中的藍光鐳射器，可以極大提升對資料讀寫的準確率，未來的同樣容量的DVD 光碟可能變得只有耳塞那麼小。

將氮化鎵應用於手機投影是另一個被看好的應用，“手機投影從技術上已經可以做到，唯一的問題就是電池無法支援大功率和長時間的照明，但如果把氮化鎵用到其中，這個問題就會迎刃而解。”

在市場應用的探索過程中，納維的合作伙伴正試圖將氮化鎵應用於醫學造影——比如拍攝X 光片的裝置中，可以將放射物質的劑量減少幾百倍，從而降低患者的輻射危害。

同樣由於氮化鎵擁有極高的光電轉換能力，如果能將氮化鎵用於光轉化為電，那麼在太陽能電池領域將是一場革命，因為其理論的光電轉化效率可以達到76%。氮化鎵材料還可以利用太陽能將水直接分解為氫和氧，為人類提供清潔可再生能源。

“毋庸置疑，氮化鎵的未來市場是一個數萬億美元的市場。”徐科稱。然而，讓徐科覺得頗為挑戰的是產業鏈的發展——在整個產業鏈中，國內在氮化鎵基底的器件研發和生產上仍然面臨斷層。“我們期待更多的企業發現氮化鎵的價值，願意投入資本和時間來開發相關的應用和產品。”

正因為如此，納維科技仍然會將很多產品以極低的價格、甚至免費贈送給相關下游產業發展自己的產品。“我們從不擔心這個市場的空間和自身的盈利能力，我們希望看到更多有遠見、看重未來廣闊市場空間的公司和我們一起來推動中國整個產業鏈的發展和成熟！”

柯南看股2020-02-19 20:33:29

氮化鎵功率晶片的襯底主要包括矽、碳化矽、藍寶石。襯底選擇主要根據應用、成本和效能等方向綜合考慮進行選擇。其中，矽襯底，由於矽晶圓尺寸最大，成本最低，散熱效能比藍寶石好，矽的整合性和可加工性更好，被視為氮化鎵電力電子功率晶片的最有前景的襯底選擇；藍寶石襯底，由於其透光性和晶格匹配性，是目前氮化鎵LED晶片的主流襯底，但其襯底散熱效能差，僅適合在電力電子晶片應用方面主要是小功率應用，不適合大功率應用，但成本方面不如矽襯底；碳化矽襯底在散熱效能和晶格匹配上效能均最優，但是成本較高，是目前氮化鎵射頻功率晶片的主流襯底。

紫雨55322020-02-19 22:35:36

不要。

四夕維2020-02-22 13:02:25

需要啊

習羽常2020-02-18 19:47:24

不要