第十八届中国半导体行业协会半导体分立器件年会暨2024年中国半导体器件技术创新及产业发展论坛会议通知

中国半导体分立器件产业随着传统产业转型和技术升级,在新兴产业发展中发挥着不可或缺的重要作用。新材料和新技术的不断发展应用,对半导体分立器件未来发展产生深远的影响。全球经济复苏缓慢,消费预期下降,继续影响半导体分立器件行业的整体发展,但在5G通信、大数据中心、光伏风能储能、新能源汽车等应用市场增长的牵引下,半导体功率器件产业继续保持发展的态势。在中低端功率器件领域国产化半导体功率器件已成为主要角色,伴随着技术的不断积累和资本的持续投入,在中高端市场也会逐渐成熟、壮大。

第十八届中国半导体行业协会半导体分立器件年会暨2024年中国半导体器件技术创新及产业发展论坛会议通知

中国半导体分立器件产业随着传统产业转型和技术升级,在新兴产业发展中发挥着不可或缺的重要作用。新材料和新技术的不断发展应用,对半导体分立器件未来发展产生深远的影响。全球经济复苏缓慢,消费预期下降,继续影响半导体分立器件行业的整体发展,但在5G通信、大数据中心、光伏风能储能、新能源汽车等应用市场增长的牵引下,半导体功率器件产业继续保持发展的态势。在中低端功率器件领域国产化半导体功率器件已成为主要角色,伴随着技术的不断积累和资本的持续投入。

北京大学在GaN功率器件可靠性与集成技术方面取得系列进展

近日,功率半导体器件领域的顶级会议IEEE International Symposiumon Power Semiconductor Devices and ICs(ISPSD)在德国不来梅市举行。本届ISPSD共收到论文投稿338篇,录用141篇,其中口头报告录用42篇。北京大学集成电路魏进/王茂俊团队与物理学院沈波团队合作的6篇高水平论文入选(包含3篇口头报告)。六篇论文内容涉及GaN功率器件热电子效应抑制技术、高性能GaNp-FET器件技术、GaN功率器件动态电阻测试平台、高栅极电压摆幅GaN功率器件、GaN功率器件短路能力提升技术、增强型GaN功率器件动态阅值漂移与误开通现象。

中国科大在功率电子器件领域取得重要进展

近日,中国科大微电子学院龙世兵教授课题组的五篇论文入选第36届功率半导体器件和集成电路国际会议(IEEEInternational SymposiumonPower SemiconductorDevices andICs,简称IEEEISPSD)报告。IEEEISPSD是功率器件领域最具影响力和规模最大的顶级国际学术会议,被认为是功率半导体器件和集成电路领域的奥林匹克会议,IEEEISPSD2024于今年6月2日至6月6日在德国举办。中国科大微电子学院郑柘炀特任教授和徐光伟特任研究员带队参加此次盛会。

1200V沟槽型SiC MOSEET器件研制

碳作为宽禁带半导体材料的典型代表,碳化硅(SiC)功率器件具有高压,高频、高温,大容量等独特优势,在新能源汽车、光伏逆变、智能电网,雷达通信等领域有着乐观的应用前景。主流SiC MOSFET器件包括平面型和沟槽型,前者受限于较低的沟道迁移率和较大的元胞尺寸,难以充分发挥SiC器件的材料优势,后者将导电沟道由横向改为纵向,既明显改善了沟道迁移率,又大幅提升了沟道密度,使得器件导通电阻显著降低,代表着SiCMOSFET的未来发展方向。

主题:固态太赫兹器件及应用

太赫兹技术被称为“改变世界的十大科技之一”,近年来在雷达、通信、探测、天文、医学生物等多个领域展现出了极高的科学研究和应用价值,逐渐成为学术界和产业界的研究热点。随着半导体制造工艺的不断发展,固态半导体器件在太赫兹“信号产生”与“信号接收”中发挥着重要作用。硅基半导体(如CMOS、SiGe等)器件具有低成本、小型化及高集成度特点,而化合物半导体(如GaAs、InP、GaN等)器件具有优异的高频特性及功率、噪声特性,研究不同的太赫兹器件应用具有重要意义。为进一步探索固态太赫兹器件相关的关键技术并解决其面临的实际问题,《固体电子学研究与进展》计划开展“固态太赫兹器件及应用”专题栏目组稿,现向相关专家学者征集该方向的研究论文及展望综述,以促进该领域的技术交流、创新与发展。

新能源材料与器件课程O2O智慧教学模式探索

新能源材料对“碳达峰、碳中和”国家战略目标的实现具有重要的支撑作用。新能源材料与器件课程是新能源材料研究与应用的基础,也是新能源人才培养过程中的主干课程,现有教学模式很难满足对高质量新能源人才的培养,因此该文提出将“智慧教学”理念及“O2O模式”应用到课程教学的各个环节。通过信息化技术搭建智慧教育平台,延伸教与学的边界,建构出一种虚实相生、情境结合、意象交融的教学空间;通过智能化的方式提高教学效率,增强教学互动,提升学生学习效率,加强信息反馈和教学管理。从而开发教师和学生的聪明才智和主观能动性,使投入得到最大化产出、获得最优学习效果,支撑我国新能源人才的培养。

碲镉汞PIN结构雪崩器件的I区材料晶体质量研究

本文对中波红外PIN结构的碲镉汞(HgCdTe)雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现,现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好,拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7μs,可达到原生材料SRH寿命的相当水平,满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时,我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础,对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟,获得理论最优的暗电流密度8.7×10^(-10) A/cm^(2)。

面向集成电路先进制程的二维信息材料与器件

随着集成电路技术的发展至3 nm节点,摩尔定律接近其物理极限,传统芯片制程面临材料到器件的理论和技术瓶颈。二维信息材料凭借原子层厚度、低功耗等特性被产业界认为是1 nm及以下节点的核心材料,将助力芯片制程延续摩尔定律以及平面到三维的发展,与我国集成电路先进制程长期规划紧密相关。基于国家自然科学基金委员会第343期双清论坛,本文从材料—器件—异质集成多层次回顾了二维信息材料与器件的发展历史,总结了领域内所面临挑战,凝炼了未来5~10年的重大关键科学以及亟需布局的研究方向,进一步提出顶层设计的前沿研究方向和科学基金资助战略。

考虑老化与积灰影响的电动汽车充电模块功率器件寿命预测

功率器件的稳定工作是整流器可靠运行的重要保证,功率器件的寿命预测也是提高系统可靠性的有效手段。然而,当前的寿命评估中仅预测了器件持续工作的寿命,且并未考虑因器件老化与积灰导致的热阻在全寿命周期内的变化情况。针对这一问题,提出了一种表征器件老化与积灰影响的随寿命消耗分段更新的灵活等效热模型,利用计及时段气温的方法,对不同场景下持续工作和实际断续工作的功率器件进行了寿命预测。选用VIENNA整流器作为30 kW电动汽车充电模块的前级拓扑结构,构建随寿命消耗分段更新的灵活等效热模型。通过对比不同场景下的功率器件寿命预测结果,验证了所提方法具有更高的预测精度。

集成电路和功率器件抗辐射工艺加固技术研究综述

随着我国空间装备的高速发展,尤其是深空探测器,微电子器件抗辐射性能得到广泛关注。抗辐射工艺加固是实现器件抗辐射性能提升的重要途径之一。本文围绕空间总剂量效应和单粒子效应,对近年来集成电路和功率器件辐射效应机理和工艺加固技术的研究进展进行了介绍和总结,为抗辐射工艺加固技术的发展与应用提供了有益参考。

新一代高韧性直流输电技术(一):从器件、装备到系统

构建高比例新能源、高比例电力电子化的新型电力系统迫切需要具有超强构网和主动支撑能力的新型直流输电技术。为此,文中秉承“一代器件、一代装备、一代系统”理念,提出新一代高韧性直流输电概念。增强型集成门极换流晶闸管(enhanced integrated gate-commutated thyristor,IGCT-Plus)的半导体本征结构拥有超强的浪涌电流能力,将为高暂态耐受的换流器提供坚实的物理基础;新型模块化换向式换流器(modular commutated converter,MCC)拥有优异的软开关特性,将是高倍载直流输电系统的优选方案;IGCT-Plus和MCC作为核心器件和装备将支撑具有电压和频率强支撑能力的新型高韧性直流输电系统构建。文中从新型器件、新型装备到新型系统对高韧性直流输电技术进行全面论述,并对后续发展中存在的关键问题和技术进行分析和展望。提出的高韧性直流输电技术对支撑双高电力系统的安全稳定运行具有重要意义,有望成为未来电力传输中的崭新方式。

车规级功率器件的封装关键技术及封装可靠性研究进展

半导体技术的进步推动了车规级功率器件封装技术的不断发展和完善,然而车规级功率器件应用工况十分复杂,面临高度多样化的热循环挑战,对其可靠性提出了更高的要求。因此,在设计、制造和验证阶段都必须执行更为严格的高功能安全标准。综述了车规级功率器件的封装关键技术和封装可靠性研究进展,通过系统地归纳适应市场发展需求的车规级功率器件封装结构,总结了封装设计关键技术和先进手段,同时概述了封装可靠性研究面临的挑战。深入探讨了车规级功率器件封装设计和封装可靠性的重要问题,在此基础上,借鉴总结已有的研究成果,提出了可行的解决方案。

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。

基于PXI标准的功率器件总剂量效应测试系统研制

设计了一款针对功率器件的总剂量效应测试系统。该系统基于外围组件互连(PXI)扩展主机系统,设计了测试板卡,并通过设计不同工艺的半导体功率器件测试工装,实现功率器件的批量自动化测试。结果表明,氮化镓工艺的功率器件的耐总剂量效应优于硅和碳化硅工艺的功率器件的。

高综合性能电卡复合材料及大功率制冷器件

通过制备BaZr_(0.2)Ti_(0.8)O_(3)-P(VDF-TrFE-CFE)复合材料来改善聚合物基电卡材料的综合性能,设计基于流固耦合传热的大功率制冷器件并通过有限元仿真来评估以不同电卡材料为制冷核心元件的器件制冷能力和效率。结果表明:相较于基础聚合物,BZT质量分数为10%的复合材料T-BZT-10%具有显著优异的电卡制冷性能和导热性能。在10 K的温度跨度下,以T-BZT-10%为制冷核心元件的电卡器件可实现31.0 W/cm^(3)的制冷功率密度和1060.4 W的总制冷功率为基础电卡制冷器件的10倍),且COP达到5.2。

高压大功率器件应用特性测评现状与挑战

高压大功率器件目前已广泛应用于各类大容量电力换流和控制装备中,在运行过程中面临复杂的电-磁-热-机应力,具有功率密度大、工况态势复杂的特点,开展高压大功率器件的特性测试有利于准确评估功率器件的可靠性,并指导变流器的优化设计。该文紧密围绕基于双脉冲的准在线测试方法,系统综述准在线测试在结温提取、老化表征、运行轨迹刻画、电磁云图分布等方面的应用情况和发展现状,梳理不同特性表征方法的优缺点及适用性,并进一步探讨在线运行工况下功率器件的实时状态监测和寿命评估方法。同时,面向第三代碳化硅半导体器件,深入讨论基于宽禁带材料电致发光原理的测评新方法,为后续高压大功率器件的可靠性评估提供指导和参考。

卫星有源相控阵高热流微尺度器件热设计与验证

为解决卫星有源相控阵高热流微尺度器件散热和热试验验证难题,首先,提出T/R模块低温共烧陶瓷热设计优化方案,选择热通孔面积比为11.4%,并建立尺度比为800∶1的跨尺度热模型;其次,进行地面常压热平衡试验,利用红外热像仪测量器件温度;再基于热参数敏感性分析方法评估自然对流、热辐射和热传导有关参数对器件温度的影响,结果表明:对于特征长度为600μm的典型器件,接触热导对散热影响最大,而自然对流和热辐射影响均低于2%;基于常压热平衡试验数据修正热模型后的仿真与试验数据吻合良好,最大温度偏差1.7℃;高热流微尺度器件接触热导为16200 W/(m^(2)·K),预示真空下器件的最高温度为73.2℃,满足工程要求。研究结果可为卫星高热流微尺度器件热设计和验证提供参考。

基于平板热管技术的电子器件热管理研究进展

随着电子器件不断趋于小型化和高度集成化发展,电子器件功率过高引发的散热问题亟待解决。平板热管由于具有均温性好、散热效率高等优势已为许多大功率电子元器件的散热问题提供了有效的热管理解决方案。但面对如今越来越多元化的散热需求,开发适应新型电子设备散热需求的高效平板热管仍是当前研究的热点。基于此,在对平板热管工作原理及结构特点进行阐述的基础上,对平板热管的传热性能、影响传热性能的因素(毛细芯结构、腔体厚度、工质、充液率、倾角和热源)、强化平板热管传热性能的措施(不同润湿性表面和支撑柱结构等)及其在小型化电子设备、IGBT晶体管、LED和电池组等电子器件散热应用等方面进行了系统性综述,指出研究不同毛细芯结构与腔体厚度下平板热管内部流动传热特性、散热性能强化的机制和综合优化方法,以及如何在不同电子器件热管理需求下设计出空间适应性强而散热性能高效的平板热管等仍是当前平板热管有待进一步突破的关键技术,将为平板热管在电子器件散热领域的进一步深入研究与优化提供一定参考。

密封电子元器件与装置多余物检测发展综述

密封电子元器件与装置作为航天系统中的重要组成部分,具有高精密性、高可靠性以及高复杂性的典型特点,而多余物问题是严重影响其高可靠性的主要因素之一。随着航天技术的快速发展,多余物检测技术也在不断改进与深入。该文以认识多余物、控制多余物产生以及检测多余物为主线,围绕多余物的防控方法、检测方法、检测标准进行综合论述。着重分析了检测方法中的颗粒碰撞噪声检测(PIND)方法,分别从小型元器件多余物检测、中大型装置多余物检测两个角度,针对现有研究进展逐一进行了详细的介绍。在此基础上,结合现有国内多余物检测研究的现状,针对多余物检测的难点与未来发展趋势进行归纳,并提出了期望与目标。