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「技术」【中瑞论坛专题】瑞典Ascatron董事长Peter Bjorkholm：瑞典第三代半导体研究成果及产业发展。


2019年11月 ， 由中国科学技术协会、深圳市人民政府主办 ， 中国科协企业创新服务中心、广东省科学技术协会、深圳市科学技术协会、南山区人民政府承办的2019中瑞产学研发展论坛在深圳成功举办 。
为落实中国与瑞典皇家工程科学院的合作协议 ， 探索中瑞产学研创新合作 ， 促进国内第三代半导体产业的快速发展 ， 论坛以“聚力创新 ， 合作共赢”为主题 ， 举办了“第三代半导体产业高峰论坛”分论坛 。 瑞典Ascatron公司董事长、瑞典国家科学研究院（RISE）通信及微电子研究所前所长Peter Bj?rkholm为现场观众带来“瑞典第三代半导体研究成果及产业发展”的主题演讲 。

「技术」【中瑞论坛专题】瑞典Ascatron董事长Peter Bjorkholm：瑞典第三代半导体研究成果及产业发展。
本文插图

半导体已经发展到第三代 。 第一代是硅和锗 ， 锗的特性比硅差 ， 所以硅用得很普遍 。 像MCU、CPU、闪存、内存等都是以硅为基材 。 随着技术进步 ， 硅在高速、高频、射频等领域渐渐力有不逮 。
第二代是化合物半导体 ， 比如磷化铟、砷化镓 。 磷化铟器件应用在光纤通信、激光、射频领域 。 砷化镓器件具有开关速度快、耐高温低温、噪声小、直接能隙材料等优点 ， 广泛运用在功率放大器PA、半导体照明中 ， 在超高速、超高频领域必不可少 。
第三代仍是化合物半导体 ， 有碳化硅、氮化镓、金刚石等 。 Peter介绍 ， 碳化硅是世界上第二硬的材质 ， 仅次于金刚石 。 碳化硅与硅相比 ， 它的功率损耗只有硅的十分之一 ， 而且它的驱动温度会更高 ， 驱动频率也会更高 ， 这些特征对于在电气行业当中使用碳化硅非常重要 。
碳化硅技术的好处是什么？碳化硅可以减少这种能量的损耗 ， 并且能够减少系统成本 ， 所以我们大概可以先节约5%～20%的能源 ， 同时我们能够将整个系统上能源的损耗减少10%～30% 。 因此 ， 我们可以去设计尺寸更小的模组 ， 使用这个气冷 ， 不需要使用水冷 ， 所有这些技术都能够让我们减少成本 。 特别是周围的附件 ， 因为我们不需要更大的电容 ， 所以这是一个非常重要的元素 ， 不仅是从模具的层面 ， 从系统来讲也是非常重要的 。
今天我们40%的能源其实都是电能 ， 预计在2040年我们对于电能的使用将会提高到60% 。 这主要是因为我们开始越来越多地使用新能源以及使用电动汽车 ， 所以我们在使用碳化硅的时候能源的损耗能够减少5%～10% 。 比方说把直流电改成交流电 ， 可以减少损耗 ， 我们使用比较低的转化频率的话 ， 节约的能源会更高 。 90%的损耗其实是可以被避免的 ， 尤其是通过使用碳化硅以后 。
Peter还举了几个应用场景 。 他们和GE一起做了这样一个测试 ， 将一个变压器的效率做到98之高 ， 当然还可以使用更高的开关频率 ， 所有这一切都可以减少芯片的尺寸和成本 ， 并且碳化硅可以运行的温度可以为40～60℃ 。 在另外一个项目中 ， Peter的公司和其他公司联合将电池效率提高了1% ， 虽然听上去这个数字很小 ， 但是如果全世界电池的效率都提高1%的话 ， 那意味着可以降低很多的成本 。
碳化硅的使用有很长的历史了 ， 目前也有非常好的市场前景 。 根据统计 ， 碳化硅的年度负荷增长率可以达到25% 。 也就是说 ， 在2019—2026年可以达到25%的年负荷增长率 ， 意味着几百万的市值 。 这样的增长主要是由混合动力的汽车还有电动汽车驱动的 ， 车企制造慢慢从制造传统企业到生产电动汽车 ， 驱动着对于碳化硅的使用 。
碳化硅市场驱动着行业价值链的整合 。 很多大的公司已经有了这些技术和资源 ， 尤其是从系统的层面 ， 他们已经有了这些很强大的资源 ， 一些小的公司慢慢地会被这些大的公司所并购 。
在这个市场当中或者在这个价值链当中 ， 瑞典在什么位置呢？Peter介绍 ， 有些公司已经被一些大的公司并购了 ， 但是我们仍然可以看到 ， 瑞典覆盖了整个价值链的方方面面 。 包括制造、材料、衬底等 ， 还有去开发材料以及做这个器件 ， 还有做一些子系统 ， 包括电子电器 ， 还有终端用户 ， 在系统层面瑞典覆盖了很大的市场 。


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