《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中的新一代信息功能材料、器件、軍工配套關鍵材料及工程化等，都與第三代半導體——碳化硅晶體有關，《規(guī)劃綱要》將“高效節(jié)能、長壽命的半導體照明產品”列入中長期規(guī)劃第一重點領域。碳化硅晶體作為多產業(yè)的基礎原材料，特別廣泛的應用于新一代高效、節(jié)能電力電子器件上，其新型SiC電力電子器件的開發(fā)設計、制造和應用，是節(jié)約電能、發(fā)展高效節(jié)能、長壽命半導體照明產品的重要措施。

       作為以研發(fā)、生產、銷售碳化硅單晶體(片)為主的我國新能源材料企業(yè)，德清州晶自主研發(fā)“3英寸半絕緣碳化硅單晶生長技術”，經過國家科技成果評估和鑒定，達到國際先進水平。

突 破 瓶 頸 創(chuàng) 立 品 牌

       據報道，目前，全球90%~95%的碳化硅晶片用于 光電材料LED制造，預計2016年，全球的碳化硅晶片產值達到20億美元，以碳化硅(SiC)硅片為基礎材料的電子行業(yè)的全球市場規(guī)模將達到60億美元，僅美國Cree 公司生產碳化硅單晶圓片，在2012年產量上升到全球產量的90%以上，約為60 萬片。世界各國對SiC的研究非常重視，巨資發(fā)展碳化硅半導體器件。

       碳化硅是一種無機非金屬材料，又稱金鋼砂或耐火砂，是用石英砂、石油焦或煤焦等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成，硬度大，具有優(yōu)良的導熱、導電性能，高溫時能抗氧化。所具有的半絕緣性和穩(wěn)定性，成為不可替代的用于特種材料制造的基礎原材料，被廣泛用于制造高溫、高壓半導體。而高純度的碳化硅，應用在軍事、航空、核能及電力等重要的行業(yè)，其發(fā)展意義和價值十分重要。

       該項目成果可以制備大面積的晶片，提高單位成品制備效率、碳化硅粉純度高，達到99.999%，容易實現規(guī)?；a、采用一次合成方法，工藝流程少，生產簡單，操作易行、能夠控制減小微管和位錯等缺陷密度，生長高質量大塊碳化硅單晶……德清州晶通過對技術、結構、工藝及理論的創(chuàng)新突破，實現了碳化硅原料、晶體生長爐、晶體生長控制技術、以及減少高純原料雜質技術等一系列技術的研發(fā)創(chuàng)新，特別是高溫低壓晶體生長控制技術，實現了在2300℃高溫和低壓條件下，軸向溫度梯度、徑向溫度梯度及壓力水平的調控，使3英寸半絕緣碳化硅單晶片為半絕緣型，還能用于外延生長。晶片的Hall系數載流子數密度達到1.04E12/平方厘米、電阻率達到100492歐姆厘米，電阻值超過了Cree器件的技術標準。晶片達到無微管的水平。

       作為節(jié)能新生力，德清州晶已有3項國家發(fā)明專利和多項核心技術。與國內一些較有實力的電子器件、微波器件、LED有關企業(yè)進行了戰(zhàn)略合作。目前，建立在浙江省德清縣科技創(chuàng)業(yè)園內的生產基地，擁有完整的碳化硅單晶生長X射線定向、多線切割、研磨拋光加工線工藝設備，以技術研發(fā)、生產、銷售、及售后服務體系格局初步形成。

       很多發(fā)達國家75%的電能是借電力電子技術變換或控制后使用，我國現階段經過變換或控制使用的電能僅為30%。遠未達到電力電子器件所應發(fā)揮的節(jié)能水平，特別需要在電力電子器件重要原材料碳化硅晶體上尋找解決方案。

       電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行變換及控制的一種技術，根據應用領域的需要，對電壓、電流、頻率進行調節(jié)，以達到節(jié)省電能的目的。廣泛應用電力電子技術，提升電能傳輸方式，使用碳化硅基底制造電力電子器件，與使用傳統(tǒng)硅器件相比，可以大大減少電力系統(tǒng)的能量損耗，提高電力使用效率，降低電力系統(tǒng)的尺寸，同時可提高系統(tǒng)運行的可靠性及系統(tǒng)整機造價，為產業(yè)升級和節(jié)能減排提供技術保障。

       據了解，預計本世紀，世界上一些發(fā)達國家要借助電力電子技術變換或控制使用電能效率，將達到95%以上。我國目前高壓電力電子器件研制所需要的無微管碳化硅單晶圓片，下游研發(fā)單位及企業(yè)所使用的半絕緣碳化硅襯底、電力電子碳化硅單晶襯底、及外延襯底幾乎全部依賴進口，大大增加了成本。2013年，我國市場需求大約為 3萬片3英寸SiC晶片，2016年，據有關專家預測，市場需求大約為10萬片3英寸SiC晶片，以碳化硅(SiC)硅片為基礎材料的電子行業(yè)市場規(guī)模將達到60億元人民幣，需求大幅度提高，由此可見，德清州晶3英寸半絕緣碳化硅單晶生長技術將迎來巨大的市場先機。同時，這也對拉動我國整體產業(yè)經濟升級，將發(fā)揮潛在的效應。

       能源緊缺對人類的生存和發(fā)展提出嚴峻的挑戰(zhàn)，大規(guī)模使用的能源原料慢慢枯竭，而與之對應的是新能源利用效率的低下，而隨著人類生活水平的不斷提高，對有效能源的需求量卻在迅猛增加，開發(fā)清潔能源以及提高其使用效率迫在眉睫。

       據了解，德清州晶將開足馬力，爭取盡快建成100 臺4~6 英寸的晶體生長爐、產量達到10 萬片/每年、預期總產值超過20 億元碳化硅單晶體(片)生產企業(yè)，為打造第三代半導體產業(yè)園，形成第三代半導體產業(yè)鏈，實現傳統(tǒng)經濟的轉型升級，創(chuàng)造最大價值。德清州晶研發(fā)生產的3英寸半絕緣碳化硅單晶生長技術在LED器件等領域也有廣闊的應用前景。