圆满落幕！500+行业大咖携手CarbonSemi助力碳基半导体产业化进程！第四届碳基半导体材料与器件产业发展论坛，陪伴行业发展

4+新型半导体

4 大主题方向

25 位科研&产业嘉宾

25 家企业参展，50+产业新品展示

2+讨论

闭门讨论+圆桌交流，剖析行业，深度思考

新形势，视野，新格局！

抢占前沿热点，领先布局新赛道

4月25日，第四届碳基半导体材料与器件产业发展论坛正式开幕！国家电网杨霏教授担任大会开场主持大会主持人。

开幕式上，中国科学院宁波材料技术与工程研究所江南研究员作为大会主席，开幕致辞。

江南研究员表示随着人工智能、物联网、超级计算时代的到来，对半导体材料与器件提出了更高的性能要求，半导体产业即将步入亟需转变突破发展的关键点。以碳化硅、金刚石、石墨烯、碳纳米管为主的碳基半导体，被认为目前比较有前景的材料体系，也是我国目前在半导体领域快速发展的突破点之一。但碳基半导体面向产业化应用，仍然面临非常多的技术难点，面对日渐多元化的市场需求，碳基半导体是否能够通过市场洗礼与验证，需要产业链上不同维度的专家、企业，共同努力。

江南，中国科学院宁波材料技术与工程研究所究员，大会主席，开幕致辞

随后，正式进入大会报告环节，第一天主要针对碳基材料产业发展与应用新机遇，各位业界大咖，从不同维度给出见解。

首先，由大会主席开始论坛报告，抛砖引玉。江南研究员针对芯片级金刚石晶圆的制备进行详细介绍。报告中提到金刚石具有极其优越的声光电热等性能，在高频、大功率及高温电子器件领域具有极其广阔的应用前景，被誉为“终极半导体材料”。随着近十年来CVD技术的蓬勃发展，人造金刚石尺寸突破英寸级，并建立起面向珠宝和工具的金刚石“生长-切割-研抛”第一赛道。面向未来芯片级金刚石在半导体领域应用，需要在现有第一赛道的基础上建立起4 - 6英寸金刚石的“生长-剥离-研抛”第二赛道。

魏飞教授，从碳纳米管的进化生长与器件应用进行详细分享，并针对行业发展难题进行分析，给出建议。在报告中，魏飞教授提到，以sp2杂化的碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯、石墨炔等具有导电性好、力学强度高、化学稳定性好的特点，是近年来纳米材料研究的重点。在碳纳米材料的可控生长中，该团队发现利用模板自催化的概念通过进化生长与动力学选择性可以实现阵列碳纳米管的快速生长，得到宏观强度、韧性、耐疲劳性高于目前所有材料数量级的碳纳米管高强纤维。并利用该材料对其独特的水超输运性质进行了分析。

《碳纳米管的进化生长、结构控制与应用》

山东力冠微电子装备有限公司李瑞平执行副总，从碳基材料在半导体制程的应用发展角度分享报告。报告从碳化硅未来发展趋势、切割技术挑战、SiC MOSFET高温制程的挑战、山东力冠相关工作等几个角度进行详细分析。报告中提到，SiC衬底的8英寸需求从2026开始将大幅成长,但大部分需求都在国际大厂。SiC MOSFET模块，不管车用或是工业用，出现新材料需求-SiN 氮化硅陶瓷基板。SiC MOSFET跟Si-IGBT模块价差维持3倍以上，所以SiCMOSFET成本下降有助市场加速成长。另外SiC切割技术逐渐突破,未来激光切割将有机会成为8英寸主流。山东力冠作为“制程技术服务”公司，专注于8英寸长晶炉、粉体纯化、籽晶粘接、金刚石MPCVD、石墨烯CVD机台、SiC高温氧化炉、SiC高温退火炉机台设计和制程能力提升。

《碳基材料在半导体制程的应用发展》

邬苏东，甬江实验室研究员，报告主持人

国网智能电网研究院有限公司教授级高工，杨霏博士，从电力系统用高压功率器件应用需求出发，对碳基新材料提出要求。报告中提到，高电压、大功率、高频率、高效率器件应用于电力系统电力电子装备，可以减小器件的串联级数，提高效率，减小装置辅助元件及散热器数量，支撑新型装置拓扑的应用，是新型电力系统建设的理想元器件。报告先分析了大功率器件在电力系统的应用场景，回顾了国际高压器件的研发进展以及技术发展趋势，分析了现有技术条件下高压大功率器件、尤其是碳化硅器件研发面临的主要问题，总结了近年国内高压碳化硅器件部分研究成果及其电力系统应用情况，并简单分析了新型材料应用可能性。

《电力系统用高压功率器件用材料技术需求分析》

中国科学院微电子研究所高频高压中心主任，王鑫华研究员，从金刚石与氮化镓异质融合技术进行详细介绍。报告中提到，GaN微波器件已商业化，但其商用器件功率密度通常小于10W/mm，远未达到实验室水平，近结散热能力是痛点。金刚石/GaN异质融合技术路线成为解决散热问题的重要选项之一。在报告中详细介绍了金刚石与氮化镓异质融合的主要技术路线，并总结了该团队在金刚石钝化技术与键合技术方面的最新进展。

刘华平，中科院物理研究所 研究员

《单一手性碳纳米管产业化制备进展》

南京工业大学刘举庆教授，从碳基神经形态视觉应用角度分享主题报告。在报告中提到，神经形态电子具有信息感知、信息处理、信息存储、逻辑思维和判断功能的新型器件，是构建类脑感知和实现超低功耗类脑计算的核心部件，在人工智能、机器人、自动驾驶与智慧健康等领域展现出巨大发展潜力。受生物体脑视觉的启发，研发人造碳基神经形态视觉技术赋予了我们无限遐想。另外在报告中介绍当前信息技术面临的挑战与发展机遇，重点阐述该团队在碳基神经形态视觉的研究工作，诸如大尺寸碳基光电突触异质结的设计制备、高灵敏低功耗近全景神经形态视觉器件的可靠构筑，特别是自供电软体半球形神经形态仿生眼的创制与应用。

刘举庆，南京工业大学 教授

西安电子科技大学雷毅敏副教授，从碳纳米管材料与器件的异质融合应用探索的维度分享主题报告。在报告中提到，后摩尔时代，半导体性碳纳米管（s-SWCNTs）因其卓越的电子特性和一维结构，成为微电子领域的研究焦点，尤其在CNTFETs开发上展现出极大潜力。尽管其应用前景广阔，但要实现商业化仍需克服包括：半导体纯度、成膜均一性、器件制备工艺、器件良率等挑战。从碳纳米管材料的可靠性到器件应用的广泛开发是亟待解决的问题。

雷毅敏，西安电子科技大学 副教授

《碳纳米管材料与器件的异质融合应用探索》

东南大学王俊嘉教授，分享硅基混合集成光电调制器主题报告。报告中提到目前研制微米量级二维材料调制器芯片的难点在于：缺乏完整的电光响应模型、二维材料转移稳定性差、结构复杂、制备难度高。针对以上难点，该团队采用kp法和Kubo方程建立了二维材料在可见光与红外波段完整的电光响应模型，对比不同二维材料在电光响应特性上的差异和规律。基于金辅助转移法获得清洁界面，大幅提高调制效率和速率。研制出二维石墨烯热光、电光调制器芯片以及二维钛酸钡、钛酸铅调制器芯片，实现小型化低功耗高速调制器。

王俊嘉，东南大学教授

张旭芳，北方工业大学副教授

陆　静，华侨大学教授

《金刚石衬底的反应磨抛加工研究进展》

报告结束后，针对碳基电子应用机遇与产业发展挑战，举行圆桌讨论，由清华大学魏飞教授主持。首先魏飞教授开场对碳基材料的现状进行简单概况，接下来各位嘉宾分别结合各自研究领域给出独特见解与观点。

圆桌讨论《碳基电子应用机遇与产业发展挑战》

第二天，4月26日，论坛主要针对碳基在高功率器件中的应用产业化分析以及微纳加工进行讨论，各位业界大咖，从不同维度进行分析，并结合案例给出解决方案。

中国电子科技集团公司第五十五研究所，古宸溢工程师对石墨烯晶体管在通信技术中的应用进行详细介绍。在报告中提到，石墨烯因其二维结构和高迁移率等特点，有望实现更小、更快、更高功能密度的晶体管器件。本报告介绍石墨烯射频/光电晶体管的国内外研究进展与面临的问题，汇报中国电科55所在石墨烯放大器、光电探测器、电光调制器和光电混频器等方向的近期研究成果，为硅基石墨烯片上功能集成提供新思路。

《石墨烯晶体管在通信技术中的应用》

深圳大学郭跃进教授，从大功率芯片散热的解决方案出发，分享主题报告。报告中提到随着制程迈向2nm，单芯片上集成大于1000亿晶体管，功耗1000w以上，当前芯片异质异构集成（Chiplet）半导体封装技术，正通过堆叠2D芯片，并已向3D方向进行连接，有望进一步提升芯片集成度。散热已成为高性能芯片最关键的技术挑战。研发高性能热界面材料 (TIM)来降低热阻是实现芯片高效热管理的关键。过热会进一步带来更高一层次的问题，必须对热进行合理的规划和管理，也就是散热，多芯片的堆叠以及加工工艺也无疑增加了应力开裂、翘曲变形的风险。报告中郭教授以GPU/CPU，及超大功率GaN射频放大器为例子讨论热解决办法。

大功率芯片散热的解决方案-碳材料

郭跃进，深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室研究员

肖旭辉，苏州英谷激光科技股份有限公司总经理

大阪公立大学，梁剑波教授，以金刚石与GaN的常温键合案例对产业和团队科研进展进行详细汇报。报告中提到AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）在高功率运行时常常受到自热效应的影响，主要原因是散热不良。金刚石因其优异的导热性而被广泛研究，作为改善这些器件散热性能的理想基板材料。集成金刚石与GaN器件的方法主要有两种：一种是在GaN背面上沉积金刚石，另一种是直接将GaN键合到金刚石上。虽然这两种方法在应用上都面临着挑战，但该团队已成功将AlGaN/GaN/3C-SiC层从硅转移到大型金刚石衬底上，并在金刚石上制备了GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）。并且，在1100°C的高温退火后，3C-SiC/金刚石结合界面未发生剥离，这对于在金刚石上高质量生长GaN晶体至关重要。报告中提到GaN/3C-SiC在金刚石上的技术具有显著的潜力，有望全面改变具有改进热管理能力的电子系统的发展。

金刚石与GaN的常温键合

北京艾姆希半导体科技有限公司，刘思齐总经理分享第四代半导体材料加工研究进展报告。报告从半导体减薄、研磨、抛光、CMP领域技术&装备几个维度进行详细探讨与交流。

《第四代半导体材料加工研究进展》

中科院宁波材料所，鲁云祥博士，分享其在金刚石的磨削加工机制及其工艺方面的研究进展。报告中提到，金刚石的表面质量是限制其广泛应用的重要因素。目前，行业中应用最广泛的多晶金刚石表面平坦化技术是金刚石砂轮磨削加工，但是对金刚石砂轮磨削加工的材料去除机制与过程尚不明确，这极大的限制了金刚石表面质量的提高。该团队对金刚石磨削加工过程中的材料去除机制进行了深入的研究，并对其材料去除过程进行了探索，为金刚石表面质量的进一步提升提供了有效基础。

《金刚石的磨削加工机制及其工艺研究》

秦景霞，元素六亚洲战略业务总监，报告主持人

北京青禾晶元半导体科技有限责任公司董事长兼总经理，母凤文博士从半导体先进键合集成技术与应用的角度分享主题报告。报告中提到先进键合技术是很多半导体制造过程中不可缺少的重要环节，可以广泛应用在先进封装、显示面板、先进基版、功率器件和MEMS传感器制造等领域。随着半导体技术的发展，键合越来越受到重视，在半导体材料集成、器件集成和系统集成等多个维度上成为了一个新的发展趋势。在半导体材料集成方面，键合技术成为不同材料融合的主要途径；在半导体器件集成方面，键合可以实现三维堆叠集成，打破光刻瓶颈，突破平面器件限制；在系统集成层面上，键合集成可以综合“延续摩尔”和“超越摩尔”两条路径的成果，显著提升微电子系统能力和价值。在报告中重点介绍键合技术发展趋势与挑战、先进永久性键合技术与应用以及先进临时性键合技术与应用。

《半导体先进键合集成技术与应用》

西安电子科技大学，张金风教授，从西电在硅终端金刚石场效应管器件研究进展角度分享报告。在报告中回顾了硅终端器件的研究进展，介绍了西电科大在这类器件上最新的一些研究进展。针对硅终端器件缺乏耗尽型材料和高压特性、工艺复杂的问题，西电科大制备出了高耐压氢/硅复合终端金刚石增强型器件，高电导耗尽型氢化硅终端材料和器件，并提出了新型的低阻硼-硅共掺杂金刚石欧姆接触技术，欧姆接触电阻达到媲美GaN产业水平的0.46Ω·mm。

《硅终端金刚石场效应管器件研究》

武汉大学袁超教授，分享碳基异质集成半导体微纳尺度热检测技术和热输运理论的主题报告。报告中讨论异质集成材料的热输运理论。提到将高导热材料和半导体器件进行异质集成已展现突出热管理效果，是实现器件规模应用极具潜力的技术。然而当前异质集成工艺忽略了微纳尺度薄膜热导率和界面热阻检测，它们是决定异质集成好坏的核心因素。本报告将综述近几年泵浦-探测热反射检测技术的研发成果，介绍该方法的原理、发展历程以及针对各类碳基异质集成半导体的微纳尺度热检测应用。

《碳基异质集成半导体微纳尺度热检测技术和热输运理论》

中国电子科技集团公司第五十五研究所高工，杨扬博士，分享碳纳米管柔性射频及感知技术研究进展报告。报告中提到该团队基于近年来碳纳米管射频器件积累的研究成果，通过针对不同功能材料性能特点，开发了衬底界面精细处理技术，验证了高保真碳纳米管薄膜材料转移工艺，在PEN、PET等聚合物衬底上实现了电子器件级碳纳米管有源材料制备，并突破柔性半导体兼容性工艺的研究，成功研制出蓝牙频段全柔性碳纳米管射频晶体管器件，通过在片阻抗牵引测试，2.4GHz上实测线性增益达10.5 dB，输出功率Pout达0.5mW以上；同时开展了碳纳米管光电探测器件和压力传感器件的研制，有望填补全柔性射频前端技术的空白，探索全碳基感知-通信多功能柔性电子技术途径。

《碳纳米管柔性射频及感知技术研究进展》

国机金刚石（河南）有限公司副总工程师李克华博士，从碳基半导体材料及精密加工技术研究进展分享报告。报告从装备、切磨抛磨具耗材和应用参数等几个方面，结合在碳化硅芯片、金刚石导热材料、金刚石光学窗口等典型应用案例，简要介绍了国机金刚石公司在碳基半导体方面的研究进展和新产品开发成果。通过开展卓有成效的系列替代进口产品开发，解决MPCVD材料制备、国内高硬度脆性材料精密加工磨削方案等“卡脖子”问题，为快速突破国内碳基半导体的关键技术瓶颈和产业化应用难题贡献央企力量。

《碳基半导体材料及精密加工技术研究进展》

中科院宁波材料所，夏岳分享金刚石涂层在机械密封的研究与应用报告。报告中提到高参数、高性能的机械密封的研究开发对确保设备的安全可靠运行具有重要意义。金刚石涂层具有优异的机械性能、摩擦学性能和化学稳定性，是理想的高性能密封端面材料。通过沉积金刚石保护涂层，提升机械密封环在苛刻条件下使役性能和使用寿命，解决在高温、高压以及高速等复杂极端工况下，机械密封面间的剧烈摩擦以及摩擦温升等造成的密封泄漏以及失效等问题。

《金刚石涂层在机械密封的研究与应用》

最后，江南研究员对大会进行总结。碳基半导体这一赛道需要业界同仁深入探索，更需要新一代年轻人更加精进，书写新的篇章。只有大家一起努力，才能推动我国碳基半导体材料走向高质量发展道路。

闭幕式总结

闭门讨论

聚集来自碳基产业链上下游的生产商、仪器检测设备、器件研究、终端器件应用等各展商，在CarbonSemi 2024的现场展示他们最新的产品与解决方案，为产业界和学术界搭建一座沟通桥梁。大家络绎不绝，咨询产业最新进展！

当然，除了听大咖报告中带来碳基材料及产业化应用领域未来发展趋势与突破性成果最新进展分享以外， 会场互动、茶歇社交等环节，至关重要！找科研合作伙伴？看最新应用？听最前沿技术？对接产学研资源？解决技术难题？交流合作，近在咫尺！

欢迎晚宴

感谢一路有您的支持与陪伴！

再次感谢，所有与会人员，我们携手各位与会人员，陪伴碳基行业发展！在行业发展的“不确定”中寻找“确定”，找准碳基杀手锏应用，站稳脚跟，陪伴行业更好地“活下去”！

2024，再见

期待，2025

携手CarbonSemi

助力碳基半导体产业化进程

哪些技术革新将给碳基产业带来持久绽放的生命力？与会期间，我们探讨的行业问题究竟能不能解决？行业未来发展趋势如何？CarbonSemi 2025，我们明年见~