中國粉體網訊 近期，據香港《南華早報》報道，得益于中國山東大學科研團隊所取得的技術進步，中國在殲-20隱身戰機的有源相控陣雷達上，已經采用了一種新型的半導體技術-碳化硅，使雷達探測距離增加了兩倍，達到1000公里。
但這一消息尚未得到官方證實，且這則新聞報道也有多處說法并不嚴謹。
現代的有源相控陣雷達（AESA）雷達的核心是收發模塊（T/R模塊），而T/R模塊靠的是高性能半導體材料和芯片。通常有源相控陣雷達T/R模塊的半導體材料是砷化鎵（GaAs）和氮化鎵（GaN）材料。目前最先進的是第三代氮化鎵有源相控陣雷達，相比第二代砷化鎵，在相同體積下，氮化鎵的尺寸更小更輕，功率輸出更大，探測距離也更遠。
而在半導體器件中，襯底是支撐器件功能的基礎結構，而外延層則用于優化器件性能，二者共同決定半導體器件的最終性能。T/R組件均需襯底支撐，早期硅基器件無需外延層，可通過粒子注入或熱擴散工藝直接在硅襯底上生成晶體管；但砷化鎵、氮化鎵等化合物半導體器件必須依賴外延層，通過生長異質結結構實現性能優化。
T/R組件常用的襯底材料包括硅、碳化硅、金剛石、氮化鋁等。從性能來看，金剛石襯底熱導率最優（2200-2500W/m・K），但成本高昂且加工難度大；碳化硅襯底熱導率接近500W/m・K，兼具禁帶寬、耐高壓、絕緣性好等優勢，造價低于金剛石且能滿足氮化鎵器件的散熱需求（氮化鎵T/R組件單模塊功耗可達 50-100W），因此成為氮化鎵器件的標配。
而《南華早報》中報道中提到的山東大學團隊是做什么的？
碳化硅是寬禁帶半導體材料的典型代表，受到長期的技術封鎖和產品禁運。山東大學徐現剛團隊選擇從最底層理論破局：創新性提出“成核控制理論與能級調控結合”方案，自主設計研發晶體生長設備，讓晶體生長從“盲人摸象”變為“精準調控”，將微管、螺位錯密度等直接影響碳化硅使用的缺陷從每平方厘米數百個降至零。
經過上千次工藝優化和參數調整，團隊最終實現了從2英寸到12英寸單晶的跨越。如今，在他的帶領下，團隊已攻克40余項核心專利，制定了我國首個半絕緣碳化硅SiC軍品標準，構建起自主可控的技術壁壘。
在國防領域，碳化硅的突破直接關乎國家安全，團隊研發的高純半絕緣碳化硅成功應用于相控陣雷達核心器件。嚴格來說，碳化硅并不是直接作為雷達的T/R組件材料，而是作為氮化鎵的襯底材料。因此僅根據碳化硅基底就推導出新一代雷達探測距離1000公里的結論，是不嚴謹的。
碳化硅（SiC）是一種典型的第三代寬禁帶半導體材料，具備耐高壓、耐高溫、高頻、高效率等突出優勢。在雷達系統中優勢多多：
碳化硅的密度更低，重量更輕。使整套雷達電源系統實現小型化與輕量化，這對于空間極其緊湊的戰斗機而言意義重大。
可在600度的高溫下穩定工作，理論可持續運作8000個小時，大幅提升了雷達系統的可靠性和耐久性。
碳化硅的輸出功率更高，雷達信號更強，偵測范圍也更大。
碳化硅具有較高的熱導率，在實際應用中，碳化硅材料能夠快速地將熱量從發熱源傳導到散熱器或其他散熱介質中，從而實現有效的散熱。
所以，山東大學徐現剛團隊是在碳化硅襯底方面取得突破性的進展，良率高，缺陷低，處于國際領先水平，并不是做碳化硅雷達的。
很顯然，我們所說的第三代氮化鎵雷達系統是氮化鎵和碳化硅的協同革命，采用氮化鎵外延加上碳化硅襯底的異質集成架構，用碳化硅襯底來解決氮化鎵的散熱瓶頸，從而使氮化鎵的外延層發揮更大的價值。
來源：
雷達產業鏈大會：基于第三代半導體的殲-20 雷達性能躍遷：氮化鎵 T/R 組件與半絕緣碳化硅襯底的工程應用
濟南日報：山大教授帶領團隊研發“中國芯”，國產雷達實現“先敵發現、先敵制勝”
山東大學、52赫茲實驗室
（中國粉體網編輯整理/空青）
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