中国粉体网讯  近期，据香港《南华早报》报道，得益于中国山东大学科研团队所取得的技术进步，中国在歼-20隐身战机的有源相控阵雷达上，已经采用了一种新型的半导体技术-碳化硅，使雷达探测距离增加了两倍，达到1000公里。

但这一消息尚未得到官方证实，且这则新闻报道也有多处说法并不严谨。

现代的有源相控阵雷达（AESA）雷达的核心是收发模块（T/R模块），而T/R模块靠的是高性能半导体材料和芯片。通常有源相控阵雷达T/R模块的半导体材料是砷化镓（GaAs）和氮化镓（GaN）材料。目前最先进的是第三代氮化镓有源相控阵雷达，相比第二代砷化镓，在相同体积下，氮化镓的尺寸更小更轻，功率输出更大，探测距离也更远。

而在半导体器件中，衬底是支撑器件功能的基础结构，而外延层则用于优化器件性能，二者共同决定半导体器件的最终性能。T/R组件均需衬底支撑，早期硅基器件无需外延层，可通过粒子注入或热扩散工艺直接在硅衬底上生成晶体管；但砷化镓、氮化镓等化合物半导体器件必须依赖外延层，通过生长异质结结构实现性能优化。

T/R组件常用的衬底材料包括硅、碳化硅、金刚石、氮化铝等。从性能来看，金刚石衬底热导率最优（2200-2500W/m・K），但成本高昂且加工难度大；碳化硅衬底热导率接近500W/m・K，兼具禁带宽、耐高压、绝缘性好等优势，造价低于金刚石且能满足氮化镓器件的散热需求（氮化镓T/R组件单模块功耗可达 50-100W），因此成为氮化镓器件的标配。

而《南华早报》中报道中提到的山东大学团队是做什么的？

碳化硅是宽禁带半导体材料的典型代表，受到长期的技术封锁和产品禁运。山东大学徐现刚团队选择从最底层理论破局：创新性提出“成核控制理论与能级调控结合”方案，自主设计研发晶体生长设备，让晶体生长从“盲人摸象”变为“精准调控”，将微管、螺位错密度等直接影响碳化硅使用的缺陷从每平方厘米数百个降至零。

经过上千次工艺优化和参数调整，团队最终实现了从2英寸到12英寸单晶的跨越。如今，在他的带领下，团队已攻克40余项核心专利，制定了我国首个半绝缘碳化硅SiC军品标准，构建起自主可控的技术壁垒。

在国防领域，碳化硅的突破直接关乎国家安全，团队研发的高纯半绝缘碳化硅成功应用于相控阵雷达核心器件。严格来说，碳化硅并不是直接作为雷达的T/R组件材料，而是作为氮化镓的衬底材料。因此仅根据碳化硅基底就推导出新一代雷达探测距离1000公里的结论，是不严谨的。

碳化硅（SiC）是一种典型的第三代宽禁带半导体材料，具备耐高压、耐高温、高频、高效率等突出优势。在雷达系统中优势多多：

• 碳化硅的密度更低，重量更轻。使整套雷达电源系统实现小型化与轻量化，这对于空间极其紧凑的战斗机而言意义重大。

• 可在600度的高温下稳定工作，理论可持续运作8000个小时，大幅提升了雷达系统的可靠性和耐久性。

• 碳化硅的输出功率更高，雷达信号更强，侦测范围也更大。

• 碳化硅具有较高的热导率，在实际应用中，碳化硅材料能够快速地将热量从发热源传导到散热器或其他散热介质中，从而实现有效的散热。

所以，山东大学徐现刚团队是在碳化硅衬底方面取得突破性的进展，良率高，缺陷低，处于国际领先水平，并不是做碳化硅雷达的。

很显然，我们所说的第三代氮化镓雷达系统是氮化镓和碳化硅的协同革命，采用氮化镓外延加上碳化硅衬底的异质集成架构，用碳化硅衬底来解决氮化镓的散热瓶颈，从而使氮化镓的外延层发挥更大的价值。

来源：

雷达产业链大会：基于第三代半导体的歼-20 雷达性能跃迁：氮化镓 T/R 组件与半绝缘碳化硅衬底的工程应用

济南日报：山大教授带领团队研发“中国芯”，国产雷达实现“先敌发现、先敌制胜”

山东大学、52赫兹实验室

（中国粉体网编辑整理/空青）

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