國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成為行業(yè)風(fēng)口

近年來(lái)，國(guó)家和各地方政府陸續(xù)推出相關(guān)政策推動(dòng)第三代半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展：2017年，工信部、國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》將“第三代化合物半導(dǎo)體”列為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)；而科技部也已將第三代半導(dǎo)體列入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專項(xiàng)；與此同時(shí)，在地方政策方面，北京、深圳、江蘇、成都、廈門(mén)、泉州、蕪湖等均已發(fā)布或正在研究推動(dòng)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持政策。

毋庸置疑，隨著國(guó)家對(duì)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高度重視，以及在新能源汽車(chē)、AI、IoT和5G等新興產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)飛速發(fā)展。近期國(guó)內(nèi)眾多資金過(guò)億的第三代半導(dǎo)體項(xiàng)目更是“捷報(bào)頻傳”，但是這些企業(yè)是否能在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中存活下來(lái)還是一個(gè)未知數(shù)。

何為第三代半導(dǎo)體？

第三代半導(dǎo)體一般指禁帶寬度大于2.2eV的半導(dǎo)體材料，也稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一代半導(dǎo)體材料以硅（Si）為代表；第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵（GaAs）也已經(jīng)廣泛應(yīng)用；而以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）、氧化鋁（AIN）、金剛石等寬禁帶為代表的第三代半導(dǎo)體材料，相較前兩代產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)顯著。

如果你依然對(duì)第三代半導(dǎo)體材料感到陌生，可以抬頭看看家中無(wú)處不在的LED(發(fā)光二極管)燈。氮化鎵基藍(lán)光LED的發(fā)明使高效白光LED照明得以實(shí)現(xiàn)，引起了人類照明光源的又一次革命。

當(dāng)然，氮化鎵基藍(lán)光LED僅僅只是一個(gè)開(kāi)端，第三代半導(dǎo)體實(shí)際上擁有著更大、更廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。

由于第三代半導(dǎo)體具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率等特點(diǎn)，因此在短波發(fā)光、激光、探測(cè)等光電子器件和高溫、高壓、高頻大功率的電子電力器件領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。

第三代半導(dǎo)體具體的應(yīng)用場(chǎng)景不勝枚舉，其中在節(jié)能電力電子領(lǐng)域，有半導(dǎo)體照明、智能電網(wǎng)、高速列車(chē)等；在信息工程領(lǐng)域，有可見(jiàn)光通訊、海量光存儲(chǔ)、高速計(jì)算等；在國(guó)防建設(shè)領(lǐng)域，有紫外探測(cè)器、微波器件等；在民用商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，有無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施（基站）、衛(wèi)星通信、有線電視和功率電子等；此外還包括新能源汽車(chē)、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域。

正是憑借著性能的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，第三代半導(dǎo)體也被業(yè)內(nèi)譽(yù)為固態(tài)光源、電力電子、微波射頻器件的“核芯”以及光電子和微電子等產(chǎn)業(yè)的“新發(fā)動(dòng)機(jī)”。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱火朝天

目前全球各國(guó)均在加大馬力布局第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域。據(jù)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）不完全統(tǒng)計(jì)，2017年，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、歐盟等國(guó)家和組織啟動(dòng)了至少12個(gè)研發(fā)計(jì)劃和項(xiàng)目，“官產(chǎn)學(xué)研”多方聯(lián)合研發(fā)是重要組織方式之一。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的起步較慢，但是隨著政策引導(dǎo)效應(yīng)逐步顯現(xiàn)，中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)高速發(fā)展。值得一提的是，2017年中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)取得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，據(jù)CASA初步統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)第三代半導(dǎo)體整體產(chǎn)值約為6578億(包括照明)，較2016年同比增長(zhǎng)25.83%。

雖然第三代半導(dǎo)體材料眾多，但是從目前第三代半導(dǎo)體材料和器件的研究來(lái)看，較為成熟、且最具有發(fā)展前景的主要是氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）半導(dǎo)體材料這兩種材料。

從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的發(fā)展具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如全球LED芯片龍頭三安光電是憑借在LED芯片領(lǐng)域技術(shù)和設(shè)備的積累，正式進(jìn)軍化合物半導(dǎo)體芯片，其中第三代半導(dǎo)體材料的研發(fā)如氮化鎵正是其豪擲330億左右投資的七大核心項(xiàng)目之一。除三安光電外，國(guó)內(nèi)的揚(yáng)杰科技、國(guó)民技術(shù)、海特高新等多家上市公司均開(kāi)始布局第三代半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)部署的多條第三代半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)線相繼啟用或投產(chǎn)。在SiC領(lǐng)域，中車(chē)時(shí)代電氣6英寸碳化硅(SiC)產(chǎn)業(yè)化基地技術(shù)調(diào)試圓滿完成；全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院6英寸SiC中試線進(jìn)入安裝調(diào)試階段；世紀(jì)金光SiC和GaN生產(chǎn)線開(kāi)始安裝；中電科55所6寸SiC中試線投入運(yùn)行。在GaN領(lǐng)域，江蘇能華和英諾賽科的8英寸Si基GaN生產(chǎn)線相繼開(kāi)始啟用；三安集成、海威華芯、天津中環(huán)、江蘇華功、大連芯冠、聚力成半導(dǎo)體等均在有序推進(jìn)中。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展任重而道遠(yuǎn)

雖然近兩年國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱火朝天，但是中國(guó)科學(xué)院微電子所副所長(zhǎng)劉新宇曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示，“在國(guó)家政策和資金的推動(dòng)下，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)的投入熱情高漲，但是后面這些企業(yè)能不能在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中存活下來(lái)有待進(jìn)一步討論和觀察?！?/p>

值得一提的是，去年8月國(guó)民技術(shù)全資子公司國(guó)民投資與成都邛崍市政府簽署投資協(xié)議書(shū)，擬以不少于80億元投建“國(guó)民天成化合物半導(dǎo)體生態(tài)產(chǎn)業(yè)園”，以化合物半導(dǎo)體外延片材料為重點(diǎn)突破方向國(guó)民技術(shù)在當(dāng)時(shí)備受肯定。然而好景不長(zhǎng)的是，國(guó)民技術(shù)卻接連面臨產(chǎn)業(yè)基金合伙人失聯(lián)、項(xiàng)目投資人撤資的“窘境”，這也使得國(guó)民天成化合物半導(dǎo)體生態(tài)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目的未來(lái)成為一個(gè)未知數(shù)。

中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、集成電路所超摩爾研究室主任朱邵歆博士認(rèn)為，目前國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要面臨著以下三大困難和挑戰(zhàn)：

一是國(guó)際技術(shù)封鎖。2018年8月1日，美國(guó)商務(wù)部公布新增的44家中國(guó)出口管制企業(yè)名單，限制美國(guó)的技術(shù)向其出口和轉(zhuǎn)移。其中名單中的中電科13所和55所是國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的化合物半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)；

二是市場(chǎng)推進(jìn)困難。在國(guó)際政治環(huán)境允許的情況下，國(guó)內(nèi)的整機(jī)應(yīng)用企業(yè)會(huì)優(yōu)先采購(gòu)全球領(lǐng)先的化合物半導(dǎo)體供應(yīng)商的產(chǎn)品，以保持整機(jī)產(chǎn)品在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)的化合物半導(dǎo)體企業(yè)面臨著在行業(yè)市場(chǎng)和消費(fèi)市場(chǎng)兩面碰壁的困難；

三是項(xiàng)目投資盲目。起步晚、實(shí)力弱的城市在集成電路產(chǎn)業(yè)缺乏專業(yè)認(rèn)識(shí)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，招商引資時(shí)信息嚴(yán)重不對(duì)稱，對(duì)化合物半導(dǎo)體的市場(chǎng)定位和發(fā)展前景的判斷不夠準(zhǔn)確。尤其是近年來(lái)，境外的所謂“科技人才”打著化合物半導(dǎo)體“全面替代硅”的旗號(hào)，組建“臨時(shí)拼湊”的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，懷揣“空手套白狼”的僥幸心理，“游走”國(guó)內(nèi)多個(gè)城市，“忽悠”地方政府。

而對(duì)于未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，朱邵歆博士也提出了幾點(diǎn)自己的思考。首先在市場(chǎng)定位方面，從我國(guó)產(chǎn)業(yè)目前的發(fā)展階段來(lái)看，化合物半導(dǎo)體在基站和汽車(chē)等行業(yè)市場(chǎng)取得市場(chǎng)突破的機(jī)會(huì)更大。一方面是因?yàn)檫@些市場(chǎng)均為新興應(yīng)用市場(chǎng)，市場(chǎng)格局尚未固化，是中國(guó)企業(yè)的發(fā)展機(jī)會(huì)。另一方面是國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)在這一市場(chǎng)所用的GaN和SiC器件領(lǐng)域有一定的技術(shù)積累，與龍頭企業(yè)的技術(shù)差距相對(duì)較小。

此外，在產(chǎn)業(yè)模式方面，朱邵歆博士建議努力培育具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的IDM企業(yè)。面向5G通信基站、新能源汽車(chē)和工業(yè)電源等行業(yè)市場(chǎng)，建議培育GaN和SiC領(lǐng)域的IDM龍頭企業(yè)。在智能手機(jī)等消費(fèi)市場(chǎng)，建議推動(dòng)國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)企業(yè)和制造企業(yè)深度合作，探索虛擬IDM發(fā)展模式。

審核編輯：湯梓紅