性能强过碳化硅！第三代半导体材料之后第四代呼之欲出 日本已重金加码

《科创板日报》（上海，研究员 何律衡）讯， 近期，以氮化镓、碳化硅为首的第三代半导体材料在A股市场引领了一波 科技 股回暖的热潮，引发市场对功率半导体的瞩目。与此同时，在该领域走在全球前列的日本，却已向号称第四代半导体的氧化镓展露了野心。

据日本媒体最新报道，日本经济产业省（METI）正准备为致力于开发新一代低能耗半导体材料“三氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持，METI将为明年留出大约2030万美元的资金，预计未来5年的投资额将超过8560万美元。

在此基础上，第三代半导体材料由于普遍具有直接禁带结构，且禁带宽度更大、电子饱和漂移速度更高等特点，被越来越多地应用到功率半导体上。

在这其中，碳化硅和氮化镓当前应用最为广泛，前者具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和电子迁移速度和高热导率等特性，已在新能源 汽车 的电源管理中有所应用，后者则具有宽禁带、高饱和电子漂移速度、高电子迁移率等物理特性，在消费电子快充产品上得以应用。

而氧化镓被认为是继碳化硅和氮化镓之后的“第三代用于功率元件的宽禁带半导体”。这种材料最初计划用于LED（发光二极管）基板、深紫外光（Deep Ultra Violet）受光素子等，在近十年才被应用于功率半导体方向，继而引发全球研发的热潮。

研究表明，氧化镓的禁带宽度为4.9eV，超过碳化硅、氮化镓等材料，采用禁带更宽的材料可以制成系统更薄、更轻、功率更高的功率器件；击穿场强高于碳化硅和氮化硅，目前 β-Ga2O3 的击穿场强可以达到 8MV/cm，是碳化硅的两倍。

中银证券分析师赵琦3月27日报告指出，氧化镓更有可能在扩展超宽禁带系统可用的功率和电压范围方面发挥作用，其中最有希望的应用可能是电力调节和配电系统中的高压整流器，如电动 汽车 和光伏太阳能系统。

不过，氧化镓的导热率低，散热性能差是限制氧化镓市场运用的主要因素。氧化镓的热管理研究是当前各国研究的主要方向。赵琦认为，如若未来氧化镓的散热问题被攻克，氧化镓将是未来高功率、高压运用的功率半导体材料的有力竞争者。

据外媒报道，今年4月，美国纽约州立大学布法罗分校（the University at Buffalo）正在研发一款基于氧化镓的晶体管，能够承受8000V以上的电压，而且只有一张纸那么薄，将用于制造更小、更高效的电子系统，用在电动 汽车 、机车和飞机上，用于控制和转换电子，同时帮助延长此类交通工具的续航里程。

除了美国之外，从全球范围来看，日本作为全球首个研究氧化镓材料的国家，同样具备竞争优势。METI认为，日本公司将能够在本世纪20年代末开始为数据中心、家用电器和 汽车 供应基于氧化镓的半导体。一旦氧化镓取代目前广泛使用的硅材料，每年将减少1440万吨二氧化碳的排放。

“事实上，日本在氧化镓相关技术方面远远领先于包括韩国在内的竞争对手，”该行业的一位专家向媒体表示，“一旦氧化镓成功商业化，将适用于许多领域，因为它可以比其他材料更大幅度地降低半导体制造成本。”

而在中国，尽管起步较晚，但对于氧化镓的研究也同样不断推进状态中。据国内媒体报道，在去年举行的全国 科技 活动周上，北京镓族 科技 公司公开展示了其研发的氧化镓晶胚、外延片以及基日盲紫外线探测阵列器件。

此外，中国电科46所采用导模法成功已制备出高质量的4英寸氧化镓单晶，其宽度接近100mm，总长度达到250mm，可加工出4英寸晶圆、3英寸晶圆和2英寸晶圆。经测试，晶体具有很好的结晶质量，将为国内相关器件的研制提供有力支撑。

很多广告专业的朋友可能都学习过一个范例，那就是格力的广告词。格力在做广告的时候没有拍摄复杂的宣传片，也没有请流量大的明星，而是老板董明珠亲子上阵，广告词也只有一句——格力掌握核心科技。但就是这句广告词，给了消费者们莫大的心理力量。因为科技无论在哪行哪业都是非常宝贵的东西。接下来我为大家介绍一下世界最顶尖十大科技。

第一个：半导体加工设备

在世界最顶尖十大科技中排名第一的是半导体加工设备，目前蚀刻设备精度最高的是日立。比如东丽，帝人的炭纤维，超高精密仪器，数控机床，光栅刻画机（这个最牛的也是日立，刻画精度达到10000g/mm ），光刻机（ASML）等等，这些是美日严格限制出口的。

第二个：半导体材料

生产半导体芯片需要19种必须的材料，缺一不可，且大多数材料具备极高的技术壁垒，因此半导体材料企业在半导体行业中占据着至关重要的地位。而日本企业在硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、药业、靶材料、保护涂膜、引线架、陶瓷板、塑料板、 TAB、 COF、焊线、封装材料等14中重要材料方面均占有50%及以上的份额，日本半导体材料行业在全球范围内长期保持着绝对优势。全球70%的半导体硅材料，都是由日本信越化学提供。

第三个：超高精度机床

超高精度机床和材料学并为工业之母：日本，德国，瑞士的天下，其中日本更是领先世界一大截。世界最高精度机床主轴来自日本精工。

第四个：工业机器人

工业机器人是未来50年的全球大力发展的产业。目前工业机器人的技术基本掌握在日本手中。机器人四大家族：日本发那科，安川电机，瑞典ABB，德国库卡。其中发那科是全球工业机器人销售记录保持者、利润保持者、技术领导者。德国库卡最弱，其核心技术基本外购，目前被美的收购。

第五个：顶尖精密仪器

美日德基本垄断，其中美国10家，日本6家，德国4家，英国2家 。美日都是诺贝尔奖大国，日本从2000年开始基本每年一个诺贝尔奖，其中之一就是离不开其高端仪器的制造，使用。举几个例子。日本SATAKE长期致力于发展人类三大粮食作物之一的稻米方面机械设备，旗下囊括的粮食食品设备、实验检测设备、关联环境机械设备等方面市占率均为第一位。全球主要稻米粮食国家政府与企业均与SATAKE有合作，包括中国、美国、东南亚、南美等地区。

第六个：全球碳纤维

炭纤维在高端军事，工业，生活，汽车，飞机等等都离不开。炭纤维技术基本被日本东丽，东邦，三菱丽阳垄断，目前中国T800还不能完美量产，东丽目前已经在玩T1100G了。

第七个：发电用燃气机轮

三菱重工，日立，西门子的天下。世界最高热效率发电用燃气轮机就来自日本三菱重工的M701J，同时也是世界最大功率的发电用燃气轮机。世界最大双轴燃气轮机为日立H80，简单循环功率110mw+，联合循环功率154mw+。

第八个：企业级扫描仪

日本富士通的天下。全球商业智能文档影像解决方案一哥，表单印刷-识别-电子化合体技术的发明者——富士通pfu。富士通pfu利用自己世界最高市场份额的商用扫描仪和独立开发的光学字符识别软件(ocr)，帮助中国国家统计局高效准确的完成了世界最大规模人口普查 。

第九个：血液诊断设备

国家食品药品监督管理局指定北京市医疗器械检验，所将全球血液诊断设备制造商老大——日本希森美康的血细胞分析仪做为国家标准，以此来审查检测全国所有血细胞计数设备的质量和日常精确度管理的提升。

第十个：全球氧化锌避雷器

领先企业——东芝三菱电机产业系统株式会社(tmeic)向中国首条由境外引入兼目前世界上线路最长的天然气输送项目——西气东输二线工程提供全部高压变频器与高速电机。东芝三菱电机产业系统株式会社同时保有世界最大容量的电压源型变频器与高速电机。

科技在很多公司或是很多行业都属于商业机密，因为有时候往往一个核心科技就可以使一个公司长时间地立于行业中的顶尖地位。放眼世界来看也是一样，不少公司因为掌握了这世界最顶尖十大科技中的一个，而成为了整个行业的领军人，为自己和自己的国家都创造了财富。

台积电3nm制程工艺有望本月量产

据国外媒体报道，三星电子6月30日就已在官网宣布，他们采用全环绕栅极晶体管架构的3nm制程工艺，已在当日开始初步生产芯片，上周也有外媒报道称，三星电子采用3nm工艺代工的首批芯片，已定于7月25日出货。

消息称三星电子拟扩大半导体封装产能

三星电子开始考虑对半导体封装业务加大投资，正评估一项投资计划，可能在韩国天安厂扩产。该报道指出，三星电子目前半导体封装产能主要为韩国忠清南道温阳与天安，在苏州也有一座半导体封装厂及研发中心。目前三星可能在租用集团子公司三星显示天安厂的空间，进行扩产。

华人科学家发现迄今为止“最佳半导体材料”

7月22日，来自美国麻省理工学院、休斯顿大学和其它机构的科研团队发现了一种名为“立方砷化硼”的材料，它既能为电子和空穴提供高迁移率，又有优良的导电率，而且还具有极高的导热特性。科学家表示，这是迄今为止发现的最好的半导体材料，或许放眼未来也会是最好的那个。相关成果已经发表在近期的《科学》杂志上，作者栏中包括多位华人，例如麻省理工学院机械工程教授陈刚、中科院任志峰（休斯敦大学）等。

丰田开发新型功率半导体器件

日本 汽车 零部件供应商电装开发了一种用于电动 汽车 的功率半导体器件，可将功率损耗降低20%。据《日经亚洲评论》报道，电装新型RC-IGBT将二极管集成到一种称为绝缘栅双极晶体管的功率半导体器件中，比市场上的现有产品小约30%，同时还降低了功率损耗。

富士康深圳厂招工奖金提高逾两成

为满足iPhone14量产工作需求，富士康深圳龙华厂区苹果iPhone组装业务招工奖金提高至6480元。7月19日，该厂区招工奖金为5280元。这也意味着为了“抢人”，厂区招工奖金提高逾两成。

C919六架试飞机完成全部试飞任务

中国商飞公司官方微信公众号“大飞机”发布消息称，7月19日，在C919大型客机六架试飞机圆满完成全部试飞任务之际，C919大型客机试飞现场联合指挥部阎良战区在陕西渭南机场召开总结大会。会议强调，C919六架试飞机完成全部试飞任务，标志着C919取证工作正式进入收官阶段，开始全力向取证冲锋。

T-Mobile为数据泄露诉讼和解支付3.5亿美元

当地时间7月22日，美国电信巨头T-Mobile在一份公告中披露，该公司就2021年一起盗取部分客户数据的网络攻击的集体诉讼达成和解协议。T-Mobile同意支付3.5亿美元来处理集体诉讼原告的索赔，并支付其他相关费用。该和解方案有待法院批准，T-Mobile预计最快将于今年12月获批。该公司预计，这项和其他未决或已完成的和解将解决与2021年网络攻击相关的基本所有索赔。

谷歌工程师因主张AI具有 情感 被解雇

据报道，谷歌人工智能团队的软件工程师Blake Lemoine被公司解雇。此前，Lemoine称谷歌的人工智能有知觉力，随后谷歌以“违反保密协议”为由将其停职。谷歌发言人证实了Blake Lemoine离职的消息。发言人称：“ LaMDA已经历11次不同审查，我们今年早些时候发表的研究论文中详细介绍了负责人的开发工作。”谷歌方面坚称，公司详细研究了Lemoine的主张，但发现这些主张“毫无依据”。

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