一、问题:硅基技术逼近极限——新型材料需求迫切 当前——全球半导体产业正面临一道难以回避的物理门槛。随着芯片制程向10纳米以下节点推进,传统硅基晶体管的短沟道效应日趋显著,漏电流与功耗呈指数级攀升,性能提升空间愈发有限。,算力需求人工智能、物联网、高性能计算等领域持续爆发式增长,芯片产业亟需寻找能够突破硅基极限的新型沟道材料。 在这个背景下,以硒化铟为代表的二维层状半导体材料进入全球科研与产业界的视野。硒化铟属于典型的三六族化合物半导体,其独特的层状晶体结构使其可被剥离至原子级厚度,具备高载流子迁移率、可调能带结构、良好柔韧性及铁电特性等多项关键优势,理论性能指标远超传统硅材料,被业界视为"后硅时代"最具潜力的候选材料之一。 二、原因:多重驱动力共同推动产业化进程加速 硒化铟产业化进程提速,源于技术、政策与市场三重驱动力的叠加共振。 从技术层面看,制备工艺的突破是核心推动力。长期以来,大尺寸、高质量、单晶相硒化铟材料的制备是制约其产业化的最大瓶颈。传统机械剥离法所获样品尺寸微小、一致性差,难以与现有半导体产线兼容。2025年7月,北京大学刘开辉教授团队在国际顶级学术期刊发表研究成果,首创"固-液-固"生长策略,成功制备出2英寸高质量硒化铟晶圆。测试数据显示,该晶圆载流子迁移率达到约287平方厘米每伏秒,亚阈值摆幅接近理论极限,电学性能全面优于目前最先进的3纳米节点硅基技术。这一成果被业界视为二维材料走向集成电路产线的重要里程碑。 与此同时,中国科学院宁波材料技术与工程研究所等机构在材料改性领域也取得阶段性进展,通过精准调控手段有效解决了硒化铟的相稳定性问题,更拓展了其在热电转换、光电探测等领域的应用潜力。 从资源层面看,中国在上游原材料供应上具备显著战略优势。硒化铟的核心原料金属铟属于稀散金属,中国在全球铟冶炼环节占据主导地位,这为下游深加工产业发展提供了稳定的资源保障与成本缓冲空间。 三、影响:多领域应用前景打开,市场规模加速扩张 硒化铟产业化进程的推进,将对多个下游应用领域产生深远影响。 在集成电路领域,晶圆级硒化铟材料的出现,直接为芯片制造商提供了一条可行的技术路径,有望在先进制程节点上实现对硅基沟道材料的部分替代,对应的潜在市场规模极为庞大。 在光电探测领域,硒化铟约1.2至1.3电子伏特的带隙特性,恰好覆盖近红外通信窗口,在光纤通信、激光雷达接收端等应用场景中具有天然的性能优势,有望在智能驾驶、工业检测等新兴市场中率先落地。 在柔性电子与前沿计算领域,硒化铟作为功能层材料在柔性显示、神经形态计算等方向的器件研究正在持续深入,存算一体架构的探索为其开辟了更广阔的应用想象空间。 据行业研究机构测算,2025年全球硒化铟涉及的市场规模已接近5亿元人民币,同比增速超过10%,市场活力显著。随着晶圆级制备技术的持续成熟,这一数字有望在未来数年内实现跨越式增长。 四、对策:补齐产业链短板,推动科研成果加速转化 尽管前景广阔,硒化铟产业化仍面临若干现实挑战,需要从多个层面协同应对。 在技术层面,晶圆尺寸的进一步扩大、薄膜均匀性的稳定控制以及与现有半导体产线的深度兼容,仍是亟待攻克的工程化难题。相关科研机构与企业需加强协同创新,推动实验室成果向可量产工艺转化。 在产业链层面,当前市场参与者以科研院所和少量军工、航天预研机构为主,真正意义上的规模化商业应用尚未开启。培育具备晶圆级制备能力的专业化企业主体,构建从原料供应、晶体生长到器件制造的完整产业链,是推动产业成熟的关键所在。 在标准层面,硒化铟产品形态多样,纯度要求极为严苛,通常需达到5N乃至6N以上级别,现有行业标准体系尚不完善,亟需加快建立统一的产品规范与检测标准,为产业规范化发展奠定基础。 五、前景:战略窗口期已至,先发优势至关重要 从全球竞争格局来看,二维半导体材料的产业化竞争正处于起跑阶段,各主要科技国家均在加大布局力度。中国凭借在基础研究领域的先发突破、上游资源的战略保障以及完整的半导体产业配套体系,在这一新兴赛道上具备较为突出的综合优势。 业界普遍预判,未来三至五年将是硒化铟从实验室走向晶圆厂的关键窗口期。能否在这一阶段实现技术的持续迭代与产业链的有效整合,将在很大程度上决定各方在下一代半导体材料领域的竞争地位。
半导体材料革新将重塑产业格局;硒化铟技术的突破展示了我国在新材料领域的创新能力,也预示着半导体产业可能迎来新变革。面对国际竞争,我国需要加强基础与应用研究协同,加快成果转化,为高质量发展提供科技支撑。