在當今全球科技革新的浪潮中，半導體技術(shù)無疑是推進科技界突破和社會進步的動力核心。2024年3月29日，在英美資源貿(mào)易（中國）有限公司的積極推動下，DT新材料聯(lián)合南方科技大學，共同舉辦的新型半導體產(chǎn)業(yè)化系列沙龍活動完美落幕。
本次活動以“材料賦能半導體·創(chuàng)新改變世界”為主題，從“氮化鎵器件新工藝研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化合作探索”和“憶阻器商業(yè)化應(yīng)用探索”兩大主題深入探討，邀請了南方科技大學深港微電子學院院長，于洪宇教授、汪青副教授、深圳大學射頻異質(zhì)異構(gòu)集成全國重點實驗室研究員，郭躍進教授，南方科技大學，李毅達副研究員、中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所，胡令祥老師、深圳大學，呂子玉副研究員、清華大學深圳國際研究生院，張榮杰助理研究員分享主題報告，同時邀請中南大學、南洋理工大學、北京大學深圳研究生院、中國科學院深圳先進技術(shù)研究院、深圳市聚峰錫制品有限公司、廣東盛圖投資、連云港市粵港澳招商中心、廣東晟創(chuàng)私募股權(quán)投資基金管理有限公司、湖南博翔新材料有限公司、深圳若隅半導體科技有限公司、三代半導體（東莞）有限公司、深圳市電通緯創(chuàng)集團、江蘇環(huán)亞儀表有限公司、深圳市明粵科技有限公司、群芯微、坪芯科技（深圳）有限公司、鎮(zhèn)海產(chǎn)業(yè)基金、惠州市晶科技有限公司、深圳市微納制造產(chǎn)業(yè)促進會、深圳博浩光電、深圳凱意科技有限公司、槃實科技（深圳）有限公司、東莞市晶澤宇半導體科技有限公司、深圳寶成微電子有限公司、深圳賽鉑慧科技有限公司、深圳市四喜生物科技有限公司等單位共同參與討論。
?01???
參觀南科大深港微電子學院&沙龍開幕式
首先，在今天上午正式開始之前，由于洪宇院長帶領(lǐng)參會代表參觀南方科技大學深港微電子學院，并對團隊及研究成果進行詳細介紹。
于洪宇院長帶領(lǐng)參會代表參觀南方科技大學深港微電子學院
南科大深港微電子學院，被教育部批準為國家示范性微電子學院，于2018年6月1日掛牌成立，是南科大在粵港澳大灣區(qū)戰(zhàn)略規(guī)劃的背景下，基于創(chuàng)新的辦學理念和機制，與粵港澳大灣區(qū)世界著名高校香港科技大學、香港大學、澳門大學合作共建的南科大二級學院。學院致力于服務(wù)粵港澳大灣區(qū)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動以集成電路、人工智能、5G移動通信為關(guān)鍵領(lǐng)域的新一代信息技術(shù)發(fā)展。
南科大深港微電子學院
? ??開幕式
開幕式環(huán)節(jié)，英美資源貿(mào)易（中國）有限公司中國區(qū)貴金屬副總經(jīng)理倪慧峰先生開場致辭，表示對于產(chǎn)學研項目推動者，英美資源集團不僅是關(guān)注0-1的技術(shù)研發(fā)階段，也關(guān)注1-100的放大過程，通過投資及項目合作，助力初創(chuàng)企業(yè)成長。未來希望和更多的單位開展產(chǎn)學研合作，與行業(yè)攜手同行，推進半導體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
開場致辭
于洪宇院長，介紹到，深港微電子學院是2011年，他回國后建立的。從團隊搭建到走向正規(guī)化，花費了5-6年之久。目前學院的橫向經(jīng)費將近1.5個億，主要以聯(lián)合實驗室等形式和國內(nèi)眾多企業(yè)合作。
團隊介紹
?02?
沙龍一：GaN器件新工藝的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化合作探索主題沙龍活動
??? 專家報告
作為第三代半導體材料典型代表之一，氮化鎵（GaN）材料具有大禁帶寬度、高擊穿電場、高遷移速度等優(yōu)異性能，使其在高壓大功率、高頻領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域脫穎而出，被認為是制備高溫、高頻、大功率器件的首選材料之一，也是下一代信息存儲及智能制造技術(shù)的核心，有望在有半導體照明、電力電子器件、激光器與探測器、太陽能電池、生物傳感器等新興領(lǐng)域，大展拳腳。
《Si基GaN器件及系統(tǒng)研究與產(chǎn)業(yè)前景》
汪青教授，從GaN材料特性、功率器件應(yīng)用場景出發(fā)，首先對國內(nèi)外GaN產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀進行詳細闡述。當前，日本、美國及歐洲等國家均已將第三代半導體納入國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，中國第三代半導體產(chǎn)業(yè)亦形成了以長三角、珠三角等為代表的產(chǎn)業(yè)集群。GaN 功率器件朝高功率密度、高頻、高集成化方向發(fā)展。目前GaN功率元件市場的發(fā)展主要由消費電子所驅(qū)動，主要在于快速充電器，未來，隨著GaN功率器件的性能提升，GaN與SiC共存領(lǐng)域的形勢將會發(fā)生重大變化，工業(yè)級乃至車規(guī)級、軍工級將會是其未來重要增長點。
隨后，汪青教授從Si基GaN器件先進工藝、Si基GaN功率器件及其電源系統(tǒng)、Si基GaN射頻器件及其PA模塊、Ga2O3器件及GaN氣體傳感器四個角度，詳細匯報了團隊取得了一系列研究成果。
郭躍進教授，從芯片散熱挑戰(zhàn)出發(fā)，分析高算力/AI需求下，高于1000W的英偉達GPU 散熱問題的現(xiàn)狀與解決方案。過去，空氣冷卻是常用散熱方式，但隨著高算力以及人工智能的需求，對于現(xiàn)有設(shè)施，散熱挑戰(zhàn)可能更大，轉(zhuǎn)向液態(tài)冷卻幾乎成為必須。與傳統(tǒng)空氣冷卻相比，浸沒式液冷具有提升熱效率（即PUE更低）、數(shù)據(jù)中心的性能和可靠性等諸多優(yōu)勢。
隨后，郭教授從2D，2.5D，和3D Chiplets的異質(zhì)異構(gòu)集成展開詳細分析。當今半導體行業(yè)已進入后摩爾時代，單一半導體器件性能提升遇到瓶頸，器件與系統(tǒng)的聯(lián)動發(fā)展已成為半導體技術(shù)發(fā)展的主題。摩爾定律遇到的困境不僅表現(xiàn)于Si CMOS器件，GaN微波功率器件從問世到現(xiàn)在也三十年了，其快速發(fā)展階段也已經(jīng)過去，業(yè)界已轉(zhuǎn)向使用3D系統(tǒng)和異構(gòu)集成的新方法來實現(xiàn)更高性能。當前這一代高性能器件集成了多種技術(shù)，不僅包括不同的硅基工藝，還包括化合物半導體、光子學和其他專業(yè)技術(shù)。這些方法對器件和子系統(tǒng)互連能力提出了更高要求，而這正是先進封裝的關(guān)鍵所在?；ミB技術(shù)以及3D和異構(gòu)集成標準的改進還能促進微電子新供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)的發(fā)展。另外，針對GaN?散熱封裝未來發(fā)展和挑戰(zhàn)，郭教授提出，Z方向把把碳釬維豎起來，將金剛石作為GaN功率器件襯底都是目前業(yè)界在嘗試的方法。
最后，郭教授針對半導體材料體系分類詳細介紹其發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用難點以及未來可能性。
??? 討論環(huán)節(jié)
精彩報告后，由于洪宇院長主持圓桌討論環(huán)節(jié)。各位專家及與會代表針對GaN器件的產(chǎn)業(yè)化合作，面臨的機遇和挑戰(zhàn)，各抒己見。
于院長表示，目前GaN產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)得到很好的驗證，尤其是在LED及消費電子領(lǐng)域。未來，工業(yè)級服務(wù)器、車規(guī)級等工業(yè)應(yīng)用市場增長市場份額較大。GaN器件主要2大趨勢，高電壓小電流（快充市場）、高電壓高電流。尤其是1200-1700V，擠占SiC的市場幾率非常大，主要是因為GaN材料成本較SiC便宜得多，可以做到1/10-1/5。GaN功率器件，目前處于黎明前的黑暗，未來可以做到900V、1200V等更高市場，主機廠也在逐步嘗試GaN。
針對GaN功率器件市場大規(guī)模應(yīng)用落地問題，與會代表指出，目前GaN器件的難點在于可靠性驗證及標準建立問題。另外針對P型器件應(yīng)用落地，需要找終端應(yīng)用企業(yè)，根據(jù)他們的應(yīng)用需求，迭代產(chǎn)品，大概需要1-2年的驗證，但誰來嘗試第一個螃蟹很重要，國內(nèi)企業(yè)目前階段考慮的更多是生存問題，相比較下，國外企業(yè)會投入大量的研發(fā)，開放度更高，愿意嘗試新體系。
倪慧峰副總經(jīng)理表示，數(shù)字社會的進一步發(fā)展離不開半導體技術(shù)朝著高速度、大容量、高信賴，以及低功耗方向的持續(xù)創(chuàng)新，我們非常看好氮化鎵這一藍海市場，希望繼續(xù)推動電子行業(yè)在鉑族貴金屬應(yīng)用上的產(chǎn)學研合作，為推動數(shù)字化和節(jié)能減排以及可持續(xù)發(fā)展作更大的貢獻！
沙龍二：2024憶阻器賦能AI系列沙龍活動——憶阻器商業(yè)化應(yīng)用探索
李毅達，南方科技大學副研究員?
在報告中，李毅達教授指出，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能需要強大的算力，但這對當前的微電子系統(tǒng)是嚴重的超負荷的。CMOS后端(BEOL)嵌入式邏輯和存儲器件的三維(3D)計算系統(tǒng)是其中一個非常有前途的解決方案，但需要超越現(xiàn)有硅基技術(shù)。另外，氧化物由于其低工藝溫度（<400攝氏度）滿足BEOL熱預算以及適合大面積沉積而成為潛在的候選材料。其中，薄膜生長工藝優(yōu)化和器件制備是實現(xiàn)未來良好電學性能應(yīng)用的關(guān)鍵。
胡令祥，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所博士后?(諸葛飛教授課題組)
中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所，胡令祥老師表示，受限于計算機馮·諾依曼瓶頸或存儲墻，傳統(tǒng)人工智能技術(shù)越來越難以滿足人類社會對海量信息的實時高效處理需求。在物理層面直接模擬人腦結(jié)構(gòu)和功能的類腦計算屬于新一代人工智能，有望在速度、能耗等方面全面超越現(xiàn)有技術(shù)。憶阻器可模擬突觸和神經(jīng)元功能，并且結(jié)構(gòu)簡單，易于高密度集成，因此是實現(xiàn)類腦計算的較理想選擇。光電憶阻器兼具光子學和電子學優(yōu)勢，因此吸引了越來越多研究人員關(guān)注。但是，一般情況下，光只能實現(xiàn)器件電導單向調(diào)控，雙向可逆調(diào)控須通過光和電信號結(jié)合，這極大制約了光電憶阻器發(fā)展。
該團隊基于鉑族貴金屬材料，突破了這個瓶頸，首次實現(xiàn)了全光控憶阻器。僅僅通過改變光波長，就可實現(xiàn)憶阻器電導雙向可逆調(diào)控，并且電導態(tài)可以保持。全光控憶阻器能實現(xiàn)感/存/算一體，可用于構(gòu)建新一代人工視覺系統(tǒng)。此外，全光控憶阻器工作機制不涉及微結(jié)構(gòu)變化，從而為克服憶阻器的穩(wěn)定性難題和實現(xiàn)超低功耗提供了一條全新途徑。這一發(fā)現(xiàn)為憶阻器的研究和應(yīng)用打開了一扇新窗口。
呂子玉，深圳大學副研究員?(韓素婷教授課題組)
深圳大學，呂子玉副研究員在報告中提到，大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)存儲器件迫切需求一次革命性的進步來應(yīng)對全球數(shù)據(jù)爆發(fā)式的增長態(tài)勢。隨著器件微縮成本的攀升以及迫近的物理極限，傳統(tǒng)通過微縮策略已無法獲取理想的存儲性能增益。因此，發(fā)展后摩爾時代新型存儲材料和器件，是當代微電子學領(lǐng)域的機遇與挑戰(zhàn)。
近年來，深圳大學圍繞功能材料（有機自組裝材料、量子點材料等）分別從數(shù)據(jù)存儲器件功能密度提升以及憶阻器離散性問題解決等方面開展系列工作，并取得一定成果。
張榮杰，清華大學深圳國際研究生院助理研究員?(劉碧錄教授課題組)
清華大學深圳國際研究生院，張榮杰助理研究員表示，二維材料及其相關(guān)的憶阻器方面的發(fā)現(xiàn)為微電子領(lǐng)域提供了有希望的途徑。穩(wěn)定性是二維材料憶阻器器件的一個艱巨的挑戰(zhàn)，主要是由于不良的工作機制，包括缺陷、空位和晶界。
該團隊在自然礦物中發(fā)現(xiàn)的本征憶阻器行為，其憶阻行為來自內(nèi)部離子傳輸機制。利用液體剝離和薄膜組裝技術(shù)，成功地展示了具有高性能的陣列器件制備。包括長存儲時間（存儲時間長達10^8秒）、長達一年的空氣穩(wěn)定性、寬溫度穩(wěn)定性（高達550℃）、高重復性（超過500次掃描周期，設(shè)備之間的差異最?。?、納秒級快關(guān)速度以及100%器件良率。此外，該團隊展示了其在突觸和神經(jīng)形態(tài)計算中的應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)展示了離子型層狀礦物在未來新興電子技術(shù)中的巨大潛力。
??? 討論環(huán)節(jié)
精彩報告后，由于李毅達教授主持圓桌討論環(huán)節(jié)。
現(xiàn)在的基礎(chǔ)材料還是硅和金屬氧化物。有一些新的材料，比如HfO
x
二元氧化物，SrTiO
3
多元復合氧化物，還有一些在嘗試用 SbTe新型銻硫化合物。目前來說，除硅之外，性能較好的還是氧化物體系，尤其是鈣鈦礦類材料，能夠保證工業(yè)化生產(chǎn)的相對穩(wěn)定性。多元復合氧化物和銻硫化合物，已經(jīng)有嘗試，但還不太穩(wěn)定。
盡管許多器件在部分指標上已經(jīng)達到了要求，但截至目前，尚沒有一種能夠滿足所有指標要求的器件。研制綜合特性優(yōu)異的憶阻器器件，仍是未來攻克的重點。這需要和終端應(yīng)用結(jié)合，從其應(yīng)用需求出發(fā)，針對性開發(fā)設(shè)計器件，不斷優(yōu)化器件性能，至關(guān)重要！
倪慧峰副總經(jīng)理表示
，
一直以來英美資源集團的鉑族金屬市場開發(fā)團隊通過和全球范圍內(nèi)的利益相關(guān)方，包括且不限于政府相關(guān)部門、研究機構(gòu)、客戶等展開合作，投資于一系列激動人心的應(yīng)用以鞏固和增加來自于工業(yè)、珠寶和投資領(lǐng)域的鉑族金屬的長期需求，其中包括目前正在關(guān)注的全光控憶阻器研發(fā)項目。
?04?
??
致謝
最后，本次活動圓滿結(jié)束。
再次感謝每位報告嘉賓的準備與無私分享！本次活動是在英美資源貿(mào)易（中國）有限公司的積極推動下，南方科技大學的大力支持下，聯(lián)合DT新材料共同舉辦。感謝所有與會嘉賓與企業(yè)代表的參與，感謝南科大團隊的支持，感謝會務(wù)組的準備~
?05?
?
?
英美集團助力產(chǎn)學研合
作
為了支持全球鉑族貴金屬相關(guān)的科學技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)，促進鉑族貴金屬更多應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)突破，
加快相關(guān)產(chǎn)品實現(xiàn)商業(yè)化和市場化，助力解決人類社會面臨的諸多挑戰(zhàn)
，全球領(lǐng)先的礦業(yè)公司——英美資源集團，現(xiàn)面向全球科研工作者、
召集各類與鉑族貴金屬相關(guān)，具有潛在應(yīng)用價值的創(chuàng)新創(chuàng)意科學研究和初創(chuàng)項目
，一經(jīng)選中，公司有意愿為其提供多方面的研究支持，陪伴團隊將想法變成現(xiàn)實，最終創(chuàng)造價值。
???聯(lián)系人
郵箱｜luna@polydt.com
