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体育彩票365投注软件-第三代半导体资料优势及使用

作者:admin 发布时间:2019-12-27 22:57:09 浏览次数:281
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  东方财富网邀请到了浙江品利股权投资基金管理有限公司半导体产业投资经理陈启先生做客《财富观察》栏目,他在节目中表示,由于禁带宽度大、电子迁移率高以及耐高温性好等特性,第三代半导体材料被广泛应用于5G、新能源汽车、高铁、智能电网以及光伏逆变、工业机电等领域。

  以下为部分采访实录:

  主持人:好,我们说这么多,开始说说优势、优点,您给大家介绍一下。

  陈启:对,刚才所说的就是说为什么原来可能很多是用硅做的,像3G时代4G时代用硅来做PA,也有的。那么对于碳化硅和氮化镓我们有一个专业的名称来叫它,叫做宽禁带半导体材料,像硅的禁带宽度只有1.1(eV),碳化硅可以达到三点几(eV),氮化镓也是3.5(eV)左右,禁带宽度大,甚至它还有很多其他特性,一方面是禁带宽度大,还有电子迁移率比较高。然后击穿场强大,耐高温性好,甚至有一部分材料是直接发光材料,像硅它不是发光材料,那些直接发光的我们叫做直接能带材料,它的发光效率特别高,那么可以做一些光电器件。

  我们可以总结起来,就是说在部分领域比方说功率半导体,比方说射频领域和光电领域。我们用第三代半导体的这些材料来做的芯片,它比普通原来的硅材料,更加耐高温耐高压,发光效率更好,开关速度更快。那么这个就是可以广泛应用于5G,新能源汽车,高铁,智能电网以及光伏逆变,工业机电等等这些领域。对于我们的生产生活是有一个巨大的推动作用。

  那么我们认为在这一块,我们比方有一个现成的例子,就是我们现在上海就有特斯拉的工厂,那么特斯拉就是业内第一家采用纯碳化硅模块来取代硅的模块的这样一个电动汽车。全业内第一个,那么不知道上海我们特斯拉新工厂,它只有model 3那个型号是用的,不知道生产是不是model 3。如果有的话,如果它产业本地化的话,那会对中国碳化硅的这块市场起到一个巨大推动作用。

  主持人:非常不容易。说到第三代这么多好处,这么多内容,一代、二代也简单说一下吧。

  陈启:对,刚才所说的一代就是硅和锗,那么锗其实不太用的。除了很少数领域当中会用到以外,我们90%以上的芯片是用硅做的。那么硅我们平时所用的那些传统意义上芯片,那么这些芯片主要是硅材料做的,90%以上。像MCU我们手机里面的SoC包括CPU,还有我们闪存,内存等等都是用硅来做的。那磷化铟和砷化镓刚才简单介绍了。主要是在通讯领域,一个是光通信磷化铟,砷化镓无线通信。甚至它还跟军工搭一点体育彩票365投注软件-第三代半导体资料优势及使用关系。因为有些航天航空芯片也会用这些芯片来做,因为硅规有些抗辐射性不如这些化合物半导体那么强。

  颜飞:好,讲了这么多。咱们专业的投资者或业内人士其实都能听的很舒服了。但是我们如果想具象化呈现给大家,来照顾一下咱普通投资者,普通的观众朋友,还得看陈总了。今天陈总是有备而来,来给大家展示一下。

  陈启:今天给大家带来几个比较有意思的东西,刚刚买的这个。是一个氮化镓的充电头。

  主持人:我们导播可以切一下陈总的特写。

  陈启:这个就氮化镓充电头,大家可能没有感觉,我给大家看一下传统和对比。

  主持人:对,跟传统一比就比出来了。

  陈启:这个是一个传统的苹果的线,传统的这是苹果的充电头,大家都认识的。这个是氮化镓的,大家可以比较一下。外形你看,外形大概是小了15%左右,而且关键是什么?这个是双快充头,它有两个头。苹果只有一个头,而且体积还比你小。速度还比你快,刚才我们已经体验过了,体验过了,这个速度是非常快。基本上我们拿自己手机测一下,大概1%的电仅需一分三十多秒就能充1%电。这个速度已经比我们原来小的头5V1A的快多了。

  主持人:刚才这个节目之前我还试了一下,大概是22分钟。我是从41%充到71%,当然这个是苹果11pro。是不是型号有讲究。

  陈启:要支持快充的。

  主持人:手机的型号需要支持快充。我用11pro来试了试。21分钟大概是41%充到71%,这个其实相对来说还算更快了。

  陈启:对,由于它里面氮化镓充电核心模块,氮化镓刚才给大家解释过了,它的禁带宽度大,所以它能承受的电压也比较大,然后氮化镓的速度快。像硅大概做MOS大概只能做到200K(HZ)左右,它(GaN)可以做到20M(HZ),那是百倍以上速度。更快的开关速度会导致我们充电头的工作效率更高。耗电量更小,而且应该电能的损失也比较小。你像硅可能就85%左右的,最多只有85左右的能源转化效率,但氮化镓可以做到95%以上,就是因为第三代半导体材料的优异的刚才给大家介绍特性,效果非常明显。

  主持人:好,接下来我们再来看一看其他的。我记得陈总应该还准备一个小的是吗?

  陈启:这个就是五伏一安的,应该是最常见的,大家用了这个东西比较便宜,五伏一安可能前两亚历山大天买在某宝上可能9块9包邮,我也不知道他们赚什么钱这么一个,但这个就相对来讲比较贵一点,300块钱。一般来讲不太会有人300块钱买一个充电头,为了这次我们节目效果,特地去买一个尝试一下。确实很好用。

  主持人:这个东西我们是感受到了生活中的一些应用,这些应用我们还有没有更广阔的想象,比如说汽车能不能提高一些?

  陈启:对,刚才也说到过碳化硅。氮化镓它做一些开关,射频,光电它有优势。那么新能源汽车这一块,刚才给大家介绍碳化硅,不光是特斯拉,其实我们国内很多车,像比亚迪这种,它也是现在其实已经有产品,这碳化硅的产品在用到上面。我跟他们一些工程师聊过什么,就说确实好用,整个汽车的故障率以及充电效率都是有很大提高。那么特别是现在新能源汽车的有一个很大的顽疾,大家都知道充电效率太慢了。充两个小时就跑了200公里都不到,跟汽车的加汽油没法比,可能五分钟加满500公里要跑。那么现在其实归根到底原因,汽车的充电桩的功率不够,还有汽车里面的功率也不够,所以导致两个小水头,这里面其实两边电都可以做得很大,但这个管子太细了不行,所以现在在特斯拉也在推,国内其实很多也在推,就是超级充电桩快充头,就相当于这个东西一样的。这东西肯定不会用是硅做的,所以刚才解释过了,它达不到这样的性能要求。它为碳化硅、氮化镓等第三代半导体的优异的特性,在这些电动汽车包括充电桩当中将得到很大的应用和发展。这个就这玩意。

  主持人:但是陈总是有一个问题,您看充电头咱还300块。

  陈启:对,有点贵。

  主持人:还300块,我们现在就要想一想贵在哪了?技术,材料,生产线等您能给大家介绍一下吗?

  陈启:对,还归根到底还是氮化镓它的原材料太贵了。

  主持人:还是材料。

  陈启:这太贵了,我们打个比方,氮化镓的四英氮化镓片大概就1万多块钱。就大四英寸大概就这么大一点点,4英寸只有十几公分的一个宽度,它直径这么一点就1万多块钱。那么所以说做出来的芯片,它比普通的硅。比方说我们都做一个MOS,那就是十倍以上价格。你想想现在六英寸的硅片才一百多块钱,那个一万多块钱这差太多了,那么它材料比较贵,就导致它整个终端产品的成本肯定降不下来了。

  其实这个也两说了,所以说我们虽然用氮化镓,它这个东西很贵,核心芯片很贵,但是其实因为它可以减少一些外部的一些电路的布局,可以用更小,更少的电容,线圈,散热系统等等,它整个体积是降下来。大家可以看到这个体积就很小,你看,这个是单体育彩票365投注软件-第三代半导体资料优势及使用头这还是双头的,如果你是做单头看国内有就是单头的产品的大概只有它的50%体积左右,还少一半,那么对于这种像电动汽车上面它的空间是寸土寸金的,对吧?对你这个能小一点就尽量小一点,对整个电动汽车的性能提升是有非常直观的经济效应的,非常直观。

  主持人:对,看起来贵了,但实际上,在实际应用领域反而没准会提高性。

  陈启:从综合效益来看,它节能减排。如果我们大家都换成氮化镓,碳化硅的充电桩或者国家智能电网都用。那每年省下来电其实是很大一个数字。综合社会效益是可能提升的,但是现在就产业呼唤低成本的原材料,现在体育彩票365投注软件-第三代半导体资料优势及使用主要原材料太贵了,其他的都还好,产业还比较成熟,原材料刚才这么一片东西,一两万块钱,硅只有一百块钱差太多。

  主持人:这仅仅是原料。

  陈启:对,主要是原料,我认为就是说谁哪家公司或者哪个行业里面的一个技术能够解决碳化硅和氮化镓原材料过于昂贵的问题。我认为它市场都是你的,未来的成长性是非常可观的,因为大家现在最头疼不能把这么好东西不能就是让大家都去用的原因,就是在于太贵了。

  主持人:碳化硅和氮化镓给大家在介绍一下他们价格有差距很大吗?

  陈启:氮化镓比碳化硅同面积上稍微贵一点点,碳化硅大概像四英寸大概是四体育彩票365投注软件-第三代半导体资料优势及使用五千块钱一片。外延大概要8000多,六英寸就要1万多,但是那个是六英寸的,氮化镓是四英寸就要1万多块钱。因为氮化镓可以做一些军工的东西,而且氮化镓和碳化硅这两个材料为什么这么难。就是从工艺上来我们来理解。它自然界是没有的,他必须得用人工合成。不像硅,说的不好听一点的,楼下抓一把土里面就有硅的,为什么?二氧化硅就是石英砂对吧?实际上整个地壳里面24%点几的物质含量都是硅那很好合成的,石英矿采过来,电弧法一提炼多晶硅就出来。碳化硅和氮化镓都是在将近2000度以下的高温炉里面合成。而且它合成的方法麻烦,生长速度也很慢。我们这个专业讲长晶速度非常慢,然后效率也不高,而且晶体缺陷也很多,所以要长出一个很完美的晶体,那是真的费了很大劲。

  我们以LED灯为例,LED原来也是氮化镓来做的。从上世纪70年代开始,人类大概探索了将近30年时间,最后由2014年拿三位诺贝尔学奖的就是中村修二,赤崎勇,天野浩2014年因为他们发明氮化镓的缓冲层技术。 可以让人类做LED灯,然后拿了诺贝尔奖了。2014年的时候,也就五年前的事情。所以说他们在这个行业当中,我们人类在这个行业当中探索了几十年才把氮化镓技术才搞清楚,那么他还只是做LED灯级别的,要做到芯片级别的,它对它的位错密度缺陷还有各方面指标还要再高一点,所以说这个材料太难做了,所以说导致我们这个东西很好用,但是很贵,没办法。

(文章来源:东方财富研究中心)

(责任编辑:DF064)

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