新能源汽车以后的发展方向是什么？ 第1页

作者：王孟源

这个答案，希望有帮助。

[cp]【學術管理】中國的學術管理問題來自基本的邏輯謬誤

【後註三，2022/01/21】博客自從早年試圖揭穿無實際價值的假基礎科研（例如大對撞機）和假未來科技（氫經濟、核聚變）等騙局一開始，就已經預期既得利益者所用的狡辯術會包含Straw Man Fallacy（另外樹靶、轉移話題），亦即假裝我的批評針對所有基礎科研和未來科技，所以博文一直都提供真正值得投資的正確方向作對照。不過量子計算因爲政治原因，一直到四個月前的這篇正文才讓我有說實話的餘裕，還來不及做出完整的論述，只簡單提起過AI是計算科目的合理研究方向之一，但其實芯片設計上還有更具顛覆性的可能突破，值得在此詳細討論。

積體電路内含高度集成的電晶體，而當代商業芯片（包括CPU、GPU、DRAM、Image Sensor等等）所用的電晶體，都基於同樣的CMOS設計，這是因爲CMOS有相對高速、低能耗的特點。然而經過50多年的Moore‘s Law發展，CMOS的潛力已接近被徹底挖掘殆盡，尤其是物理上的所謂Boltzmann Tyranny（電流每改變一個數量級，電壓必須變動至少0.06V，這只要是CMOS設計就無法在工程上避免），使得進一步減低能耗（以往主要靠減低電壓）極度困難，而當前半導體工業的最大主流卻正是繼續發展隨身輕便的消費產品，因此開發使用不同物理機制的電晶體結構，是在2030年代彎道超車的重要機遇，例如Intel剛剛宣佈將大力投入MESO技術（Magneto-Electric Spin-Orbit，參見《Intel looks beyond CMOS to MESO》）。我並不是專門鼓吹MESO：它也有一些先天缺陷，不一定能成功商業化，但全面探索可以替代CMOS的技術，卻是中國在未來十年扭轉半導體產業落後挨打局面的最佳契機，就像現在的電動車容許中國車企取代德日廠商那樣。

另一個值得趕緊全力投入的未來科技，剛好就和電動車有關：中國當前在電動車市場上的優勢，基本是過去十年成功扶持動力電池產業的結果，然而在電池之外，電動車還有其他的核心技術，其中最重要的是Power MOSFET；它已經成爲制約充電速度和效率的關鍵。在這方面，中方還處在國際第二梯隊的追趕狀態，剛要量產第二代的SiC，而歐日廠商已經開始批量供應第三代的GaN。同樣的，中方應該以全國之力，提早投入第四代Vertical GaN技術，以便在5-10年内彎道超車，領先普及kV級的動力電路。

和40年内絕無實用可能的量子計算相比，這些都是在10-15年之内必然能夠顛覆既有重要產業的新技術；科技部在中國面臨美方全面科技封鎖打壓的戰略挑戰下，一再忽略亟需投入的關鍵方向，反而把有限的資源浪費到毫無意義的空談上，實在是國家和人類社會的罪人。[/cp]

[cp]#问答时间#

问：现在似乎功率半导体都使用SiC, 而高频采用GaN, 能否稍微向外行的读者介绍下, 对于功率半导体, 为何GaN会比SiC先进一代? 是否有推荐的阅读材料, 一般媒体少有介绍两者的区别.

@王孟源dudu 答：GaN的效率和切換速度都比SiC更高，但是爲了高頻輻射（例如AESA雷達和通信）開發的既有GaN是所謂的Lateral GaN，亦即只在Si或SiC晶片上長很薄一層GaN，結果在電壓（目前只能做到650V）、熱性質和壽命上都完全不能滿足下一代電動車的需求。例如進一步提升充電速度和電路效率最簡單的辦法是提高電壓，BYD剛宣佈用800V的新車，有歐洲設計準備用900V，但是到2025年絕對會有1-2kV的要求，雖然可以用SiC凑合，最好的解決方案還是Vertical GaN，亦即整個晶片都是GaN。參見http://t.cn/A6J3oNfr#[/cp]