在当今全球科技革新的浪潮中，半导体技术无疑是推进科技界突破和社会进步的动力核心。2024年3月29日，在英美资源贸易（中国）有限公司的积极推动下，DT新材料联合南方科技大学，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，邀请了南方科技大学深港微电子学院院长，于洪宇教授、汪青副教授、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，李毅达副研究员、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、深圳市聚峰锡制品有限公司、广东盛图投资、连云港市粤港澳招商中心、广东晟创私募股权投资基金管理有限公司、湖南博翔新材料有限公司、深圳若隅半导体科技有限公司、三代半导体（东莞）有限公司、深圳市电通纬创集团、江苏环亚仪表有限公司、深圳市明粤科技有限公司、群芯微、坪芯科技（深圳）有限公司、镇海产业基金、惠州市晶科技有限公司、深圳市微纳制造产业促进会、深圳博浩光电、深圳凯意科技有限公司、槃实科技（深圳）有限公司、东莞市晶泽宇半导体科技有限公司、深圳宝成微电子有限公司、深圳赛铂慧科技有限公司、深圳市四喜生物科技有限公司等单位共同参与讨论。
01
参观南科大深港微电子学院&沙龙开幕式
首先，在今天上午正式开始之前，由于洪宇院长带领参会代表参观南方科技大学深港微电子学院，并对团队及研究成果进行详细介绍。
于洪宇院长带领参会代表参观南方科技大学深港微电子学院
南科大深港微电子学院，被教育部批准为国家示范性微电子学院，于2018年6月1日挂牌成立，是南科大在粤港澳大湾区战略规划的背景下，基于创新的办学理念和机制，与粤港澳大湾区世界著名高校香港科技大学、香港大学、澳门大学合作共建的南科大二级学院。学院致力于服务粤港澳大湾区微电子产业发展，推动以集成电路、人工智能、5G移动通信为关键领域的新一代信息技术发展。
南科大深港微电子学院
开幕式
开幕式环节，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，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。
开场致辞
于洪宇院长，介绍到，深港微电子学院是2011年，他回国后建立的。从团队搭建到走向正规化，花费了5-6年之久。目前学院的横向经费将近1.5个亿，主要以联合实验室等形式和国内众多企业合作。
团队介绍
02
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
专家报告
作为第三代半导体材料典型代表之一，氮化镓（GaN）材料具有大禁带宽度、高击穿电场、高迁移速度等优异性能，使其在高压大功率、高频领域的应用领域脱颖而出，被认为是制备高温、高频、大功率器件的首选材料之一，也是下一代信息存储及智能制造技术的核心，有望在有半导体照明、电力电子器件、激光器与探测器、太阳能电池、生物传感器等新兴领域，大展拳脚。
《Si基GaN器件及系统研究与产业前景》
汪青教授，从GaN材料特性、功率器件应用场景出发，首先对国内外GaN产业发展及研究现状进行详细阐述。当前，日本、美国及欧洲等国家均已将第三代半导体纳入国家发展战略规划，中国第三代半导体产业亦形成了以长三角、珠三角等为代表的产业集群。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，主要在于快速充电器，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、军工级将会是其未来重要增长点。
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、Ga2O3器件及GaN气体传感器四个角度，详细汇报了团队取得了一系列研究成果。
郭跃进教授，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。当今半导体行业已进入后摩尔时代，单一半导体器件性能提升遇到瓶颈，器件与系统的联动发展已成为半导体技术发展的主题。摩尔定律遇到的困境不仅表现于Si CMOS器件，GaN微波功率器件从问世到现在也三十年了，其快速发展阶段也已经过去，业界已转向使用3D系统和异构集成的新方法来实现更高性能。当前这一代高性能器件集成了多种技术，不仅包括不同的硅基工艺，还包括化合物半导体、光子学和其他专业技术。这些方法对器件和子系统互连能力提出了更高要求，而这正是先进封装的关键所在。互连技术以及3D和异构集成标准的改进还能促进微电子新供应链结构的发展。另外，针对GaN 散热封装未来发展和挑战，郭教授提出，Z方向把把碳钎维竖起来，将金刚石作为GaN功率器件衬底都是目前业界在尝试的方法。
最后，郭教授针对半导体材料体系分类详细介绍其发展现状、应用难点以及未来可能性。
讨论环节
精彩报告后，由于洪宇院长主持圆桌讨论环节。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，南方科技大学副研究员
在报告中，李毅达教授指出，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，中国科学院宁波材料技术与工程研究所博士后 (诸葛飞教授课题组)
中国科学院宁波材料技术与工程研究所，胡令祥老师表示，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，深圳大学副研究员 (韩素婷教授课题组)
深圳大学，吕子玉副研究员在报告中提到，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，清华大学深圳国际研究生院助理研究员 (刘碧录教授课题组)
清华大学深圳国际研究生院，张荣杰助理研究员表示，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。
讨论环节
精彩报告后，由于李毅达教授主持圆桌讨论环节。
现在的基础材料还是硅和金属氧化物。有一些新的材料，比如HfO
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二元氧化物，SrTiO
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多元复合氧化物，还有一些在尝试用 SbTe新型锑硫化合物。目前来说，除硅之外，性能较好的还是氧化物体系，尤其是钙钛矿类材料，能够保证工业化生产的相对稳定性。多元复合氧化物和锑硫化合物，已经有尝试，但还不太稳定。
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！
倪慧峰副总经理表示
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一直以来英美资源集团的铂族金属市场开发团队通过和全球范围内的利益相关方，包括且不限于政府相关部门、研究机构、客户等展开合作，投资于一系列激动人心的应用以巩固和增加来自于工业、珠宝和投资领域的铂族金属的长期需求，其中包括目前正在关注的全光控忆阻器研发项目。
04
致谢
最后，本次活动圆满结束。
再次感谢每位报告嘉宾的准备与无私分享！本次活动是在英美资源贸易（中国）有限公司的积极推动下，南方科技大学的大力支持下，联合DT新材料共同举办。感谢所有与会嘉宾与企业代表的参与，感谢南科大团队的支持，感谢会务组的准备~
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英美集团助力产学研合
作
为了支持全球铂族贵金属相关的科学技术基础研发，促进铂族贵金属更多应用技术实现突破，
加快相关产品实现商业化和市场化，助力解决人类社会面临的诸多挑战
，全球领先的矿业公司——英美资源集团，现面向全球科研工作者、
召集各类与铂族贵金属相关，具有潜在应用价值的创新创意科学研究和初创项目
，一经选中，公司有意愿为其提供多方面的研究支持，陪伴团队将想法变成现实，最终创造价值。
联系人
邮箱｜luna@polydt.com
