“材料赋能半导体 · 创新改变世界”——新型半导体产业化系列沙龙顺利举办

2024-04-03 综合新闻 浏览量：3878

2024年3月29日，DT 新材料联合南方科技大学深港微电子学院共同举办的新型半导体产业化系列沙龙活动完美落幕。本次活动以“材料赋能半导体· 创新改变世界” 为主题，从 “氮化镓器件新工艺研发和产业化合作探索”和“忆阻器商业化应用探索”两大主题深入探讨。南方科技大学深港微电子学院于洪宇教授、汪青研究教授，深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室研究员郭跃进教授，南方科技大学深港微电子学院李毅达助理教授，中国科学院宁波材料技术与工程研究所胡令祥老师，深圳大学吕子玉副研究员，清华大学深圳国际研究生院张荣杰助理研究员依次分享主题报告， 同时邀请中南大学、南洋理工大学、北京大学深圳研究生院、中国科学院深圳先进技术研究院等20多家单位代表共同参与讨论。

活动现场

倪慧峰开场致辞

英美资源贸易（中国）有限公司中国区贵金属副总经理倪慧峰先生开场致辞，他表示对于产学研项目推动者，英美资源集团不仅是关注0- 1的技术研发阶段，也关注1- 100的放大过程，通过投资及项目合作，助力初创企业成长。未来希望和更多的单位开展产学研合作， 与行业携手同行，推进半导体产业快速发展。

于洪宇院长做介绍

于洪宇院长简要介绍了南科大深港微电子学院的基本情况。他表示，深港微电子学院历经五年的建设发展，在师资队伍建设、学科发展、人才培养、科学研究以及产学研合作等方面已取得突出成绩。学院主要以联合实验室等形式和国内众多企业展开横向合作，横向经费多达1.5亿元，合作成效显著。

沙龙一：GaN 器件新工艺的研发和产业化合作探索主题沙龙活动

汪青教授做《Si基GaN器件及系统研究与产业前景》主题报告。她从GaN材料特性、功率器件应用场景出发，对国内外GaN 产业发展及研究现状进行详细阐述。GaN 功率器件朝高功率密度、高频、高集成化方向发展。目前GaN功率元件市场的发展主要由消费电子所驱动，主要用于快速充电器，未来，随着GaN功率器件的性能提升，GaN与SiC共存领域的形势将会发生重大变化，工业级乃至车规级、军工级将会是其重要增长点。随后，汪青教授从Si基GaN 器件先进工艺、Si基GaN功率器件及其电源系统、Si基GaN射频器件及其PA模块、Ga2 O3器件及GaN气体传感器四个角度，详细汇报了团队取得的一系列研究成果。

郭跃进教授做《芯片异质异构集成的散热挑战》主题报告。他从芯片散热挑战出发，分析高算力/AI 需求下，高于1000W的英伟达GPU散热问题的现状与解决方案。过去，空气冷却是常用散热方式，但随着高算力以及人工智能的需求，对于现有设施，散热挑战可能更大，转向液态冷却几乎成为必须。与传统空气冷却相比，浸没式液冷具有提升热效率（即PUE更低）、数据中心的性能和可靠性等诸多优势。随后，郭教授从2D，2.5D，和3D Chiplets  的异质异构集成展开详细分析。

两位教授的精彩报告结束后，于洪宇院长主持讨论环节。各位专家及与会代表针对GaN 器件的产业化合作，面临的机遇和挑战，各抒己见。

于院长表示，目前GaN产业化，已经得到很好的验证，尤其是在LED及消费电子领域。 未来，工业级服务器、车规级等工业应用市场增长市场份额较大。GaN器件主要具有2大趋势，高电压小电流（快充市场）、高电压高电流。尤其是1200- 1700V，挤占SiC的市场几率非常大，主要是因为GaN材料成本较SiC 便宜得多，可以做到 1/10- 1/5。GaN功率器件目前处于黎明前的黑暗，未来可以做到900V、1200V等更高市场，主机厂也在逐步尝试GaN。

针对GaN功率器件市场大规模应用落地问题，与会代表指出，目前GaN 器件的难点在于可靠性验证及标准建立问题。另外针对P型器件应用落地，需要找终端应用企业，根据他们的应用需求，迭代产品，大概需要1-2年的验证，但谁来尝试第一个螃蟹很重要，国内企业目前阶段考虑的更多是生存问题。相比较下，国外企业会投入大量的研发，开放度更高， 愿意尝试新体系。

倪慧峰副总经理表示，数字社会的进一步发展离不开半导体技术朝着高速度、大容量、 高信赖，以及低功耗方向的持续创新，我们非常看好氮化镓这一蓝海市场，希望继续推动电子行业在铂族贵金属应用上的产学研合作，为推动数字化和节能减排以及可持续发展作更大的贡献！

沙龙 二： 2024 忆阻器赋能 AI  系列沙龙活动 — — 忆阻器商业化应用探索

李毅达做《用于后摩尔时代计算芯片的氧化物器件》主题报告。他指出，基于深度神经网络的人工智能需要强大的算力，但这对当前的微电子系统是严重的超负荷的。CMOS后端(BEOL)嵌入式逻辑和存储器件的三维(3D)计算系统是其中一个非常有前途的解决方案，但需要超越现有硅基技术。另外，氧化物由于其低工艺温度（<400 摄氏度）满足BEOL热预算以及适合大面积沉积而成为潜在的候选材料。其中，薄膜生长工艺优化和器件制备是实现未来良好电学性能应用的关键。

胡令祥做《基于铂族贵金属电极的全光控忆阻器》主题报告。他表示，受限于计算机冯· 诺依曼瓶颈或存储墙，传统人工智能技术越来越难以满足人类社会对海量信息的实时高效处理需求。在物理层面直接模拟人脑结构和功能的类脑计算属于新一代人工智能，有望在速度、能耗等方面全面超越现有技术。忆阻器可模拟突触和神经元功能， 并且结构简单， 易于高密度集成，因此是实现类脑计算的较理想选择。 光电忆阻器兼具光子学和电子学优势，因此吸引了越来越多研究人员关注。但是，一般情况下，光只能实现器件电导单向调控 ，双向可逆调控须通过光和电信号结合，这极大制约了光电忆阻器发展。该团队基于铂族贵金属材料，突破了这个瓶颈，首次实现了全光控忆阻器。仅仅通过改变光波长，就可实现忆阻器电导双向可逆调控，并且电导态可以保持。全光控忆阻器能实现感/存/算一体，可用于构建新一 代人工视觉系统。 此外，全光控忆阻器 工作机制不涉及微结构变化，从而为克服忆阻器的稳定性难题和实现超低功耗提供了一 条全新途径。 这一发现为忆阻器的研究和应用打开了一扇新窗口。

吕子玉做《功能材料神经形态器件性能优化及应用》主题报告。他介绍到，大数据时代， 数据存储器件迫切需求一次革命性的进步来应对全球数据爆发式的增长态势。随着器件微缩成本的攀升以及迫近的物理极限，传统通过微缩策略已无法获取理想的存储性能增益。因此， 发展后摩尔时代新型存储材料和器件，是当代微电子学领域的机遇与挑战。近年来，深圳大学围绕功能材料（有机自组装材料、量子点材料等）分别从数据存储器件功能密度提升以及忆阻器离散性问题解决等方面开展系列工作，并取得一定成果。

张荣杰做《基于离子型层状矿物的忆阻器阵列制备及其应用》主题报告。他表示，二维材料及其相关的忆阻器方面的发现为微电子领域提供了有希望的途径。稳定性是二维材料忆阻器器件的一个艰巨的挑战，主要是由于不良的工作机制，包括缺陷、空位和晶界。该团队在自然矿物中发现的本征忆阻器行为，其忆阻行为来自内部离子传输机制。 利用液体剥离和薄膜组装技术，成功地展示了具有高性能的阵列器件制备。包括长存储时间（存储时间长达 10^ 8 秒）、长达一年的空气稳定性、宽温度稳定性（高达 550℃) 、 高重复性（超过 500 次扫描周期，设备之间的差异最小）、纳秒级快关速度以及100% 器件良率。此外，该团队展示了其在突触和神经形态计算中的应用。这些发现展示了离子型层状矿物在未来新兴电子技术中的巨大潜力。

精彩报告后，李毅达助理教授主持讨论环节，各位专家和参会代表积极发言。尽管许多器件在部分指标上已经达到了要求，但截至目前，尚没有一种能够满足所有指标要求的器件。研制综合特性优异的忆阻器器件，仍是未来攻克的重点。这需要和终端应用结合，从其应用需求出发，针对性开发设计器件，不断优化器件性能，至关重要！

至此，“材料赋能半导体·创新改变世界”——新型半导体产业化系列沙龙活动圆满结束。再次感谢每位报告嘉宾的准备与无私分享！