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第三代半导体:“虚拟生长”引发充电革命

2017-10-13 11:31:52  作者:  来源:科技日报  参与评论()人

听多了虚拟货币、虚拟现实、虚拟主机……有没有听过虚拟生长?

“要长出高质量的碳化硅(SiC),我们需要对生产工艺进行设计、调试和优化。”晶体材料国家重点实验室教授陈秀芳带领的课题组有一项重要任务——通过物理气相沉积法生长出高质量、大尺寸的SiC单晶材料。

“但实际的生长耗时、耗料,可能也不稳定,通过计算机模拟‘虚拟生长’过程,可提前获知温度、生长速率等信息,”陈秀芳说。这个方法就像“战争推演系统”和实打实地实战一样奏效。

近日,国家重点研发计划“中低压SiC材料器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范”项目召开年中总结会,由山东大学等单位承担的课题一,仅用一年时间就获得了低杂质的6英寸SiC晶体,单晶区直径大于15厘米,为了让这些晶圆能够批量生产,课题组还搭建了拥有自主知识产权的6英寸SiC单晶炉。

项目负责人、浙江大学教授盛况介绍,项目以应用需求为牵引,将实现材料—芯片—模块—充电设备—示范应用的全产业链创新。也就是说,高品质的SiC材料和芯片将成为充电设备的核心部件,经过封装、设计等工艺,为电动汽车高效、高能地充满电力。

“项目组由SiC领域内各环节多个实力较强的单位组成。截至目前,课题二开发了650V和1200V SiC MOSFET芯片,课题三开展了前沿的高K栅极介质的技术研究,研制出了1700V SiC MOSFET芯片,课题四完成了全SiC半桥功率模块的试制,课题五有2台充电样机在北京试运行。”盛况告诉记者,五个课题组就像一个产业链条上的五个关节,互为协作、互为支撑,将共同呈现出SiC从材料获得直到产业落地的全链条。

“今年下半年,课题一要给课题二、三的承担单位‘供货’,初步完成芯片封装和模块设计。”在盛况的任务文件中,有一张七彩的点线图,时间节点和课题任务头连头、尾接尾,有并行推进的,也有顺序完成的。项目甚至制定了“项目上下游课题间的送样计划和标准”。

“每次凑在一起都是奔着解决问题来的。”盛况说,前一年的研究正在稳步推进,现阶段我们要做的是在明确的方向下攻克核心技术,进一步落实关键任务。

如果整个项目是一艘行驶向“新型充电方式”的大船,课题五就是这个船上的舵手,“它明确地提出应用需求、实现目标,而上中游的研发团队则围绕目标制定具体的推进方案。”盛况说。

 

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