中國科學院院士鄭有炓：發展第三代半導體，培養能「解決問題」的人才

9月25日，由中國電子信息產業發展研究院、南京市江北新區管理委員會、中國半導體行業協會、中國科學院微電子研究所共同主辦的2020第三屆半導體才智大會暨「中國芯」集成電路產教融合實訓基地（南京）成立儀式正式召開。在本次大會上，中國科學院院士、南京大學教授鄭有炓發表了題為《發展第三代半導體，加快人才教育培養》的演講。鄭有炓指出，培養第三代半導體領域的創新人才的一個重點，是要培養具有「解決問題、發現問題、提出問題」能力的優秀人才。

第三代半導體支撐信息技術創新發展

鄭有炓首先對第三代半導體進行了深入淺出的介紹。鄭有炓指出，半導體材料是信息技術的核心基礎材料。半導體領域向來有「一代材料、 一代技術、 一代產業」的說法。上個世紀半導體材料的實用化進程先後發展了三類代表性的半導體材料。

第一代半導體以Ge 、Si 元素為主，在上個世紀40-50年代取得突破。它的發展推進了電晶體的發明、集成電路的誕生，以及電荷耦合器件的發明，開創了固體電子學與矽微電子技術，引領電子學、電子技術的革命。第二代半導體是以GaAs、InP為代表的化合物半導體，在上個世紀60-70年取得突破。它的發展推動了半導體雷射器誕生、射頻電晶體的問世，引發通信技術革命（寬帶光纖通信，寬帶射頻無線通信），為網際網路、移動網際網路技術奠定了基礎。

第三代半導體是GaN 、SiC為代表的寬禁帶化合物半導體，在上個世紀80-90年代取得突破性進展。在光電子領域，第三代半導體作為顛覆性技術，開拓高效固態發光光源和固態紫外光源與探測技術，開創白光照明和全色平板顯示的新紀元。在微電子領域，第三代半導體超越第一代、第二代半導體，發展高能效、低功耗、具有極端性能和耐惡劣環境的寬帶功率技術和寬帶射頻電子技術。第三代半導體以不可替代性優勢支撐信息技術的創新發展。

鄭有炓還指出：「第三代半導體在基礎層面對新基建的實施、5G信息技術的創新發展以及新時期產業數位化轉型智能化發展，提供了有力的支撐。」以射頻晶片為例，第一代半導體的LDMOS器件，工作電壓低（串聯多極功放），功率附加效率低（35%---50%），電流開關比低、能耗大，工作頻率不超過3.5GHz。GaAs器件的工作頻率可以達到毫米波段，但是輸出功率不高，功率密度也較小（1-2W/mm）。第三代半導體RF-GaN超越了GeSi、Si-LDMOS和GaAs具有更高工作電壓、更高功率、更高效率、高功率密度，更高工作溫度和更耐輻射能力，是當代最具優勢的射頻功率器件。GaN射頻PA是毫米波頻段5G基站的必然選擇，並有望成為4G基站PA的主流方向。

在功率半導體器件領域，第三代半導體的發展也很快。Si功率器件的轉換效率低，以巨額能耗為代價，性能提升日趨於逼近Si 材料物理極限，難於滿足新一代信息技術的展的新需求。SiC、GaN器件與Si相比具有高電壓、大功率、低損耗、高能效、耐高溫和抗輻射性能，有效提高功率轉換效率並實現電力設備的小型化、輕量化。第三代半導體的應用，有望解決數據中心，基站等基礎設可持續發展施面臨的巨大能耗瓶頸，支撐移動智能終端實現小型化、輕量化並提升續航能力。

以「十四五」為契機，加快制定實施人才教育培養計劃

當前國內外形勢正在發生深刻複雜變化，我國半導體產業發展仍處於重要攻堅發展期，加快發展半導體產業都離不開人才，特別是高層次領軍人才。

鄭有炓指出，5G資訊時代，第三代半導體與第一代、第二代半導體優勢互補、協同支撐新一代信息技術創新發展，支撐傳統產業數位化轉型、智能化發展。第三代半導體作為基礎層面硬科技支撐「新基建」的實施，支撐新時期社會經濟的高質量發展。與第一、二代半導體相比，第三代半導體尚屬發展中的新型半導體，如何加快加強人才教育培養？第三代半導體產業與第一代、第二代半導體相比，具有以下特點：首先，第三代半導體屬發展中的半導體新技術、新興產業。我國基本上與其他國家處於同一起跑線上，不存在「代」的差別。其次，第三代半導體屬戰略性先進技術、戰略性產業。從基礎層面支撐新基建，支撐5G信息技術創新發展、能源與環境面對的嚴峻挑戰、傳統產業更生換代，數位化轉型和智能化發展。而且第三代半導體具有廣闊的應用前景，從面廣量大的高端應用到消費類商品主流市場，市場空間巨大。再次，第三代半導體產業設備難度和工藝精度遠低於集成電路技術的要求，沒有卡脖子問題。最後，第三代半導體產業資金門檻不高，遠低於集成電路。

我國在推進第三代半導體產業時，要及時優化微電子學科人才培養體系，構建優化的結構體系和學科布局，形成三代半導體面向科技前沿面向產業主戰場的人才培養格局。鄭有炓還建議，以國家「十四五」為契機，制定人才教育培養計劃，加快實施。