在日前于南京舉辦的世界半導(dǎo)體大會(huì)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上,，與會(huì)專家紛紛表示，近年來(lái)我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程較快,，基本形成了從晶體生長(zhǎng)到器件研發(fā)制造的完整產(chǎn)業(yè)鏈,。同時(shí)，我國(guó)在高速軌道交通,、新能源汽車,、5G應(yīng)用等第三代半導(dǎo)體關(guān)鍵市場(chǎng)的增速位居全球前列，為第三代半導(dǎo)體帶來(lái)巨大的發(fā)展空間和良好的市場(chǎng)前景,，將催生上萬(wàn)億元潛在市場(chǎng),。第三代半導(dǎo)體為何如此被看好,，有哪些重點(diǎn)應(yīng)用方向？我國(guó)第三代半導(dǎo)體企業(yè)該如何抓住發(fā)展機(jī)遇,，提升生存和競(jìng)爭(zhēng)能力,？

未來(lái)半導(dǎo)體的重要方向

材料貫穿了半導(dǎo)體的整個(gè)生產(chǎn)流程，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要支撐,。相比鍺,、硅等第一代半導(dǎo)體，砷化鎵,、磷化銦等第二代半導(dǎo)體,，以碳化硅、氮化鎵為主的第三代半導(dǎo)體具備耐高溫,、耐高壓,、抗輻射等特點(diǎn)，特別適合制造微波射頻,、光電子,、電力電子等器件。

第三代半導(dǎo)體為何如此被看好,？賽迪顧問(wèn)新材料產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理?xiàng)钊鹆罩赋?，由于傳統(tǒng)工藝和硅材料逼近物理極限，技術(shù)研發(fā)費(fèi)用劇增,，制造節(jié)點(diǎn)的更新難度越來(lái)越大,，“摩爾定律”演進(jìn)開(kāi)始放緩。第三代半導(dǎo)體材料是“超越摩爾定律”的重要發(fā)展內(nèi)容,，也是未來(lái)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向,。

現(xiàn)階段，第三代半導(dǎo)體器件還難以在成本上與硅器件匹敵,。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,，第三代半導(dǎo)體在成本控制上展現(xiàn)出更強(qiáng)的潛力。一方面,，由于硅材料的開(kāi)發(fā)逼近極限,，降價(jià)空間所剩無(wú)幾，而第三代半導(dǎo)體隨著市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)提升,，成本仍有較大的下調(diào)空間,。另一方面，第三代半導(dǎo)體有利于降低電力系統(tǒng)的整體成本和能源消耗,。

“基于碳化硅高頻,、高效能、損耗小的特性，系統(tǒng)中的電感,、電容,、散熱器體積可以做得更小。目前碳化硅應(yīng)用還集中在高端應(yīng)用市場(chǎng),，一旦到達(dá)‘甜蜜點(diǎn)’,，也就是價(jià)格降到硅器件2.5倍左右，就能降低系統(tǒng)的整體成本,，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率器件市場(chǎng)的加速滲透,。”基本半導(dǎo)體總經(jīng)理和巍巍向《中國(guó)電子報(bào)》表示,。

新基建帶來(lái)廣闊空間

從20世紀(jì)80年代起,，第三代半導(dǎo)體材料催生了照明、顯示,、藍(lán)光存儲(chǔ)等光電領(lǐng)域的新需求和新產(chǎn)業(yè),。近十年來(lái)，第三代半導(dǎo)體材料應(yīng)用的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向電子器件領(lǐng)域,，在光伏逆變器,、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)模塊、UPS,、電力變換,、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等涉及電力、電器,、電子和新能源的領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用,。

今年以來(lái)，小米,、華為,、OPPO、魅族等終端廠商接連推出氮化鎵快充,，迅速提升了第三代半導(dǎo)體在消費(fèi)市場(chǎng)的用戶認(rèn)知度。使用氮化鎵和碳化硅的電源產(chǎn)品具有變頻效率高,、抗高溫,、高能效、輕量化等特點(diǎn),。隨著家電節(jié)能和能耗要求越來(lái)越嚴(yán),，使用第三代半導(dǎo)體作為電源或家電變頻器將成為必然選擇。

而新基建的提出,，再次讓第三代半導(dǎo)體站上風(fēng)口,。在新基建的范疇中，5G、特高壓,、軌道交通,、新能源汽車四個(gè)領(lǐng)域與第三代半導(dǎo)體息息相關(guān)。

在5G基站領(lǐng)域,，氮化鎵是最具增長(zhǎng)潛質(zhì)的半導(dǎo)體材料之一,，將加速滲透5G基站所需的射頻功率放大器市場(chǎng)。研究機(jī)構(gòu)Yole指出,，5G商用宏基站以64通道的大規(guī)模陣列天線為主,，單基站PA需求達(dá)到192個(gè)，預(yù)計(jì)2023年氮化鎵射頻器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到13.24億美元,。

對(duì)于碳化硅產(chǎn)業(yè),，新能源汽車是未來(lái)幾年最重要的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力?！峨妱?dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015—2020年）》指出,，到2020年，新增集中式充換電站超過(guò)1.2萬(wàn)座,，分散式充電樁超過(guò)480萬(wàn)個(gè),，以滿足全國(guó)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車充電需求。一方面,，碳化硅器件可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度,、更小的體積，滿足充電樁體積小且支持多輛車快速充電的需求,；另一方面,，采用碳化硅MOSFET（金氧半場(chǎng)效晶體管）的新能源汽車逆變器，能從電池,、車內(nèi)空間占用,、冷卻系統(tǒng)等方面節(jié)約電動(dòng)汽車的總體成本。

碳化硅高溫,、高頻,、低損耗的特性，也將在特高壓和軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮作用,。目前碳化硅已經(jīng)在中低壓配電網(wǎng)啟動(dòng)應(yīng)用,，未來(lái)，更高電壓,、更大容量,、更低損耗的柔性輸變電對(duì)萬(wàn)伏級(jí)以上的碳化硅功率器件存在大量需求。同時(shí),，將碳化硅應(yīng)用于軌道交通牽引變流器,，將推動(dòng)牽引變流器裝置的小型化、輕量化發(fā)展，減輕軌道交通的載重系統(tǒng),，推動(dòng)軌道交通的綠色,、智能化發(fā)展。

與國(guó)際先進(jìn)水平仍存差距

第三代半導(dǎo)體的先天優(yōu)勢(shì),，吸引國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體企業(yè)紛紛搶灘,。科銳,、羅姆,、意法半導(dǎo)體、英飛凌,、安森美,、恩智浦、三菱電機(jī)等歐美日領(lǐng)先廠商通過(guò)擴(kuò)充產(chǎn)能,、投資并購(gòu)等方式,，在第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)跑馬圈地。

隨著第三代半導(dǎo)體的戰(zhàn)略意義被廣泛認(rèn)知,，國(guó)內(nèi)廠商加速布局,，形成了包括襯底、外延,、器件設(shè)計(jì),、流片、封裝,、系統(tǒng)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈條,。但是在材料指標(biāo)、器件性能等方面,，國(guó)內(nèi)廠商與國(guó)際先進(jìn)水平仍存差距,。

和巍巍表示，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體與國(guó)際巨頭存在差距,，原因是綜合性的,。一是起步略晚，在專利積累上有所滯后,；二是海外公司在第三代半導(dǎo)體進(jìn)行了20~30年的長(zhǎng)期投入,，在投資強(qiáng)度上具備優(yōu)勢(shì)；三是具備工程經(jīng)驗(yàn)的人才相對(duì)稀缺,。

“人才不像購(gòu)買設(shè)備,，需要相當(dāng)長(zhǎng)的培養(yǎng)周期,。微電子等相關(guān)專業(yè)的碩士生,，普遍缺乏流片等工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入企業(yè)之后需要進(jìn)一步的培訓(xùn)，持續(xù)在實(shí)踐中積累,，才能從畢業(yè)生轉(zhuǎn)變?yōu)橛薪?jīng)驗(yàn)的工程師,。所以，人才培養(yǎng)的時(shí)間成本還是比較高的,?！焙臀∥”硎尽?/p>

從產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程來(lái)看,，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體在產(chǎn)業(yè)鏈的整合,、完善程度上，仍有待優(yōu)化,。一方面,，國(guó)際第三代半導(dǎo)體大廠多采用IDM模式，具備更強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)鏈整合能力,。芯謀研究首席分析師顧文軍向《中國(guó)電子報(bào)》表示,，科銳等第三代半導(dǎo)體巨頭，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造一體化,，技術(shù)和工藝的整合程度較高,，實(shí)現(xiàn)了具備差異化優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品和更高的良率。另一方面,，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體在EDA,、高質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備等環(huán)節(jié)存在短板。和巍巍指出,，國(guó)際EDA廠商往往和碳化硅廠商合作多年,，積累了大量的數(shù)據(jù)，仿真程度更高,，而國(guó)內(nèi)EDA工具普遍缺乏第三代半導(dǎo)體的數(shù)據(jù)積累,。

第三代半導(dǎo)體本身的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，也增加了后發(fā)企業(yè)提升市場(chǎng)份額的難度,。瀚天天成總經(jīng)理馮淦曾向記者表示,，碳化硅面向大功率電力電子器件，對(duì)可靠性和安全性有著極高的要求,，認(rèn)證周期較長(zhǎng),。一旦終端企業(yè)更換供貨商，將面臨產(chǎn)品的重新認(rèn)證,，后發(fā)企業(yè)挑戰(zhàn)龍頭企業(yè)生態(tài)優(yōu)勢(shì)的難度較大,。

抓住窗口期提升競(jìng)爭(zhēng)力

第三代半導(dǎo)體是國(guó)家科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目“重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用”的重要部分，近年來(lái)取得快速發(fā)展,，其技術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景得到廣泛認(rèn)可,。

第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)于坤山表示,，推動(dòng)第三代半導(dǎo)體進(jìn)一步發(fā)展，一方面,，要把握5G,、新能源汽車、能源互聯(lián)網(wǎng),、消費(fèi)類電子,、新型顯示等市場(chǎng)契機(jī)，加速試點(diǎn)布局和產(chǎn)業(yè)化企業(yè)落地,。另一方面,，建議地方政府加強(qiáng)頂層布局，圍繞國(guó)家項(xiàng)目進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈配套,，夯實(shí)支撐產(chǎn)業(yè)鏈公共研發(fā)和服務(wù)等技術(shù)平臺(tái),，加速完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

面對(duì)第三代半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)窗口期,，企業(yè)該如何提升生存和競(jìng)爭(zhēng)能力,？和巍巍表示，作為企業(yè),，一是要追趕國(guó)外最先進(jìn)水平,，對(duì)標(biāo)最先進(jìn)的器件。二是完善老,、中,、青人才梯隊(duì)的培養(yǎng)。三是通過(guò)股權(quán)激勵(lì),，以及參與,、推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)人才的模式，提升人才待遇,，更好地留住人才,。

泰科天潤(rùn)董事長(zhǎng)陳彤曾向記者表示，后發(fā)企業(yè)要成長(zhǎng),，必須抓住新舊技術(shù)迭代的窗口期,。碳化硅是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，給了中國(guó)功率半導(dǎo)體企業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的契機(jī),。企業(yè)要利用貼近中國(guó)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),，以更快的反應(yīng)速度，抓住市場(chǎng)機(jī)遇,。

對(duì)于提升國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)抵御能力,，和巍巍指出，碳化硅等三代半導(dǎo)體采用升華再結(jié)晶的方式生長(zhǎng),，相比拉單晶的硅材料,，更容易出現(xiàn)缺陷,，造成器件失效，這是國(guó)內(nèi)外廠商普遍面臨的難題,。加上國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)際廠商在技術(shù)水平和營(yíng)收能力上仍存差距，一旦器件出現(xiàn)故障,，可能會(huì)因?yàn)楦哳~的賠付蒙受巨大損失,。如果能針對(duì)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體器件推出試用保險(xiǎn)，將為企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新注入更多信心,。