中评社北京10月17日电／据大公报报道，随着芯片器件尺寸越来越接近物理极限，不少研发机构都期望从三维集成电路入手，提高集成电路的效能，而耐高温、高压、低消耗的第三代半导体材料能更好地承载这种电路。
有微电子业内专家对《大公报》表示，本港已逐渐投入研发第三代半导体，期待未来有机会做到产品正式投产前的小规模试验，再到内地量产，打开新局面。＼大公报记者 锺怡
发展芯片需要良好的生态环境，香港中文大学工程学院副院长黄锦辉表示，1999年时，从台积电离职的张汝京就希望在香港发展半导体行业。而过去特区政府虽已意识到创科的重要性，但还是存在一些保守思想，不愿加大力度投资，所以中芯企业便在上海发展起来了。“对于香港而言，我们已经错过了当时的机遇，接下来就要抓紧时间。”
如果有良好的生态环境，芯片研发可以走多远？过去，半导体的发展一直以摩尔定律为推测规律，即一块芯片上可容纳的半导体电晶体数目，约每隔18个月便会增加一倍，因此效能也会提高一倍。由于芯片器件尺寸越来越接近物理极限，不少专家都在试图改善其结构设计，以尽可能地延续摩尔定律。
配合新能源车及5G应用需求
应用科技研究院行政总裁叶成辉认为，若要维持摩尔定律的效能，业内可以发展三维集成电路。“就是平面起高楼，当我们把电路堆砌得越高，甚至能把摩尔定律逼得更快。”这便显示出半导体材料整体性能的重要性，因为要保证整个电路顺畅流通。
20世纪50年代以来，以硅、锗等元素半导体为主的第一代半导体初露头角，微电子领域迅速发展。随着光纤通信、互联网的兴起，以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体亦逐渐兴起。叶成辉说，这两代半导体各有千秋，在应用上各具优势，比如第二代半导体主要用于发光二极管（LED）照明、微波器件等。＜nextpage＞
然而，在新能源汽车、5G通讯等高新技术应用需求的牵引下，以碳化硅为代表的第三代半导体研发被提上日程。叶成辉说，第三代半导体的能隙（energy gap）较第一代有三倍的进步空间，可以带来不少好处。首先，第三代的耐热程度能达到250度，较第一代的150度高；第三代变流技术的效率高达99％，亦较第一代的90％高。即当进行能源转化时，第三代只有1％的电力消耗。此外，第三代半导体还可以达到1万瓦以上的高压环境。
叶成辉坦言：“在这几个特性下，第三代半导体的预期寿命也会是第一代的四倍。”以物联网为例，由于每一块微型芯片都需承载大量的信息流通工作，在运行时需要耐热性强、效率高、耗能低的第三代半导体材料，来保证整个电路顺畅流通。随着国家对香港创科行业的重视，近年业界有不少专家都在研究三维集成电路。
叶成辉续说，团队早前研发出碳化硅功率器件，可取代传统的硅功率器件。凭着碳化硅本身的低开关损耗、低电阻和卓越的高温稳定性，碳化硅基系统可实现低功耗、高功率密度和提升工作温度极限，能应用于机械人、太阳能系统等，“我们已经制造出了一些样板，幷有两家公司都正在使用。”
福田设研发总部 促进两地交流
谈及今后的计划，叶成辉表示，期待可以把芯片做到中试阶段，再推向商品化。“中试是产品正式投产前的试验，大约为量产的10％。它能够证明芯片设计的效果如何，是确保产品量产成功的关键一环。”而在香港完成中试后，再去内地进行量产。
叶成辉说，内地市场大，应科院将会在深圳福田设立一个微电子研发总部，以促进两地交流。“内地很多技术都比香港先进，尤其是深圳，我们亦希望能促成人才之间的合作。” |
