產(chǎn)業(yè)“新發(fā)動(dòng)機” 第三代半導體發(fā)展迅速

“到2030年，第三代半導體產(chǎn)業(yè)力爭全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入世界先進(jìn)行業(yè)，部分核心關(guān)鍵技術(shù)國際引領(lǐng)，核心環(huán)節有1至3家世界龍頭企業(yè)，國產(chǎn)化率超過(guò)70%。”這是日前在京舉辦的第三代半導體戰略發(fā)布會(huì )上，第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟理事長(cháng)吳玲所描述的我國半導體產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景。

據專(zhuān)家介紹，與第一代、第二代半導體材料及集成電路產(chǎn)業(yè)上的多年落后、很難追趕國際先進(jìn)水平的形勢不同，我國在第三代半導體領(lǐng)域的研究工作一直緊跟世界前沿，工程技術(shù)水平和國際先進(jìn)水平差距不大。當前，已經(jīng)發(fā)展到了從跟蹤模仿到并駕齊驅、進(jìn)而可能在部分領(lǐng)域獲得領(lǐng)先和比較優(yōu)勢的階段，并且有機會(huì )實(shí)現超越。

因其有較好的應用前景和未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大，第三代半導體產(chǎn)業(yè)也被我國決策層納入戰略發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。例如，從2004年開(kāi)始，我國政府就第三代半導體材料研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)行了相應的部署，并啟動(dòng)了一系列的重大研究項目。2013年，科技部在863計劃新材料技術(shù)領(lǐng)域項目征集指南中也特別指出了要將第三代半導體材料及應用列入重要內容。

技術(shù)水平并駕齊驅

據悉，第三代半導體具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導率、搞電子密度、高遷移率等特點(diǎn)，因此也被業(yè)內譽(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”。

記者在采訪(fǎng)中獲悉，半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一代半導體材料以硅(Si)為代表，以砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導體材料和以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)等寬禁帶為代表的第三代半導體材料。相較前兩代產(chǎn)品，第三代半導體其性能優(yōu)勢非常顯著(zhù)且受到業(yè)內的廣泛好評。

對于第三代半導體發(fā)展，科技部高新司副司長(cháng)曹?chē)⒃硎?，第三代半導體聯(lián)合創(chuàng )新基地的建設對促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分積極的作用，科技部高新司也將會(huì )持續支持第三代半導體的建設及基地的發(fā)展。

一些地方也將半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為主要項目予以特別關(guān)注。例如，北京市科委主任閆傲霜就曾表示，建設第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng )新基地，既是國家級的重要戰略部署，也是北京作為全球科技創(chuàng )新中心的一項重要的決策。

有專(zhuān)家舉例說(shuō)，氮化鎵技術(shù)正助力5G移動(dòng)通信在全球加速奔跑，5G移動(dòng)通信將從人與人通信拓展到萬(wàn)物互聯(lián)，預計2025年全球將產(chǎn)生1000億的連接。5G技術(shù)不僅需要超帶寬，更需要高速接入，低接入時(shí)延，低功耗和高可靠性以支持海量設備的互聯(lián)。

在專(zhuān)利方面，決策層對第三代半導體產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權問(wèn)題也較為重視。在2015年，我國不僅成立了第三代半導體專(zhuān)利聯(lián)盟，而且還搭建了第三代半導體只是產(chǎn)權創(chuàng )新服務(wù)平臺。同年5月份，京津冀就聯(lián)合共建了第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng )新基地，搶占第三代半導體戰略新高地。

市場(chǎng)份額從5%擴大50%

第三代半導體以氮化鎵毫米波器件可以提供更高的功率密度、更高效率和更低功耗也成為各地政府爭相推進(jìn)的項目。近幾年，第三代半導體產(chǎn)業(yè)也在各級政府的支持下得到了快速發(fā)展，市場(chǎng)份額也實(shí)現了快速發(fā)展。

根據國際半導體設備與材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )(SEMI)發(fā)布的報告，預計將于2017年—2020年間投產(chǎn)的半導體晶圓廠(chǎng)約為62座，其中26座將設于中國，占全球總數42%。這些建于我國的晶圓廠(chǎng)2017年預計將有6座上線(xiàn)投產(chǎn)。

中商產(chǎn)業(yè)研究院給記者提供的數據顯示，2000年~2015年之間，中國半導體市場(chǎng)增速領(lǐng)跑全球，達到21.4%，其中全球半導體年均增速是3.6%，美國將近5%，歐洲和日本都較低，亞太較高是13%。

就市場(chǎng)份額而言，目前中國半導體市場(chǎng)份額從5%提升到50%，成為全球的核心市場(chǎng)。2015年全球半導體市場(chǎng)銷(xiāo)售額為3352億美元，同比下降了0.2%。而相對應的是中國半導體市場(chǎng)依舊保持較高景氣度，半導體市場(chǎng)規模達到1649億美元，同比增長(cháng)6.1%，成為全球為數不多的仍能保持增長(cháng)的區域市場(chǎng)。

根據國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )(SEMI)公布最新出貨報告顯示，今年5月北美半導體設備制造商出貨金額為22.7億美元，環(huán)比增長(cháng)6.4%，同比增長(cháng)41.9%，創(chuàng )下自2001年3月以來(lái)歷史新高。SEMI預計，2017年全球設備出貨量將達到歷史新高490億美元。

在全球半導體市場(chǎng)火熱帶動(dòng)下，我國與之相關(guān)的半導體企業(yè)其利潤也迎來(lái)了“開(kāi)門(mén)紅”。截至6月21日，有13家半導體企業(yè)發(fā)布了2017年中報業(yè)績(jì)預告，在13家半導體企業(yè)中，有9家預增續盈，增長(cháng)比例近七成。

記者統計顯示，康強電子、華天科技、潔美科技預計半年報凈利潤最大增幅超50%。據康強電子預計，上半年凈利潤為2700萬(wàn)-3500萬(wàn)元，同比增長(cháng)53.59%-99.10%。對于業(yè)績(jì)增長(cháng)的主要原因，公司表示，半導體行業(yè)持續回暖，預計公司制造業(yè)板塊主要產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)量及銷(xiāo)售收入較上年同期有較大幅度增長(cháng)。公司推進(jìn)管理轉型升級，提高運營(yíng)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降本增效。

中商產(chǎn)業(yè)研究院半導體研究員林寶宜在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，半導體設備制造商出貨金額持續高速增長(cháng)，主要驅動(dòng)力來(lái)自于技術(shù)與市場(chǎng)兩方面。技術(shù)方面源于相關(guān)廠(chǎng)商對3D NAND及高階制程的持續投入。市場(chǎng)方面來(lái)自于近年來(lái)晶圓廠(chǎng)的建設浪潮，這兩方面驅動(dòng)力未來(lái)兩年內將持續推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)不斷提升。

整體實(shí)力仍顯不足

近些年來(lái)，我國的第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展相較以往可以說(shuō)取得了不少的進(jìn)步，其技術(shù)也逐步從第一代、第二代邁向了第三代。其產(chǎn)業(yè)規模也在不斷擴大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展潛力巨大。

值得一提的是，第三代半導體材料在應用領(lǐng)域涉及到能源、交通、裝備、信息、家用電器等多個(gè)領(lǐng)域。然而，涉及面廣的第三代半導體材料因產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)、應用覆蓋面廣，國內絕大多數的企業(yè)在獨立完成全產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新方面仍不足。造成的結果就是，雖然我國第三代半導體在技術(shù)研發(fā)方面與發(fā)達國家相比差距較小，但仍然面臨不少技術(shù)難關(guān)。

而事實(shí)上，這一困境也成為不少企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中所面臨的一大挑戰。“半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分火熱，但是從整體實(shí)力來(lái)看仍然存在不足”。林寶宜說(shuō)，在IP核市場(chǎng)，中國依舊嚴重依賴(lài)外部供給，85%以上為國外供應商提供。

有數據顯示，2015年中國集成電路進(jìn)口金額2307億美元，其進(jìn)口額超過(guò)原油，成為我國第一大進(jìn)口商品，出口集成電路金額693億美元，進(jìn)出口逆差1613億美元。較大的逆差凸顯半導體市場(chǎng)供需不匹配，嚴重依賴(lài)進(jìn)口的局面亟待改善。

華南智慧創(chuàng )新研究院院長(cháng)曾海偉認為，國內的半導體產(chǎn)業(yè)需求已占到全球市場(chǎng)需求的30%，但產(chǎn)能只有10%，處于產(chǎn)業(yè)鏈的底部，更是缺乏大型的、有核心技術(shù)及話(huà)語(yǔ)權的龍頭公司。

曾海偉在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，半導體的發(fā)展不是一朝一夕發(fā)展起來(lái)的，我國半導體發(fā)展還面臨著(zhù)人才、技術(shù)和經(jīng)驗的瓶頸。同時(shí)，創(chuàng )新鏈不通、缺乏體制機制創(chuàng )新也是阻礙其發(fā)展的原因。

“最大的瓶頸是原材料。”多位業(yè)內專(zhuān)家曾表示，我國原材料的質(zhì)量、制備問(wèn)題亟待破解。目前，我國對sic晶元的制備尚未空缺，大多數設備靠國外進(jìn)口。

也有專(zhuān)家認為，國內開(kāi)展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比較晚，與國外相比水平較低，阻礙國內第三代半導體研究進(jìn)展的重要因素是原始創(chuàng )新問(wèn)題。國內新材料領(lǐng)域的科研院所和相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)大都急功近利，難以容忍長(cháng)期“只投入，不產(chǎn)出”的現狀。因此，以第三代半導體材料為代表的新材料原始創(chuàng )新舉步維艱。

所謂的原始創(chuàng )新就是從無(wú)到有的創(chuàng )新過(guò)程，其特點(diǎn)是投入大、周期長(cháng)。以SiC為例，其具有寬的禁帶寬度、高的擊穿電場(chǎng)、高的熱導率、高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，非常適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。

資料顯示， SiC生長(cháng)晶體難度很大，雖然經(jīng)過(guò)了數十年的研究發(fā)展，到目前為止只有美國的Cree公司、德國的SiCrystal公司和日本的新日鐵公司等少數幾家公司掌握了SiC的生長(cháng)技術(shù)，能夠生產(chǎn)出較好的產(chǎn)品，但離真正的大規模產(chǎn)業(yè)化應用也還有較大的距離。因此，以第三代半導體材料為代表的新材料原始創(chuàng )新舉步維艱，是實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的一大桎梏。

有業(yè)內人士認為，雖然半導體產(chǎn)業(yè)從來(lái)不是完全由市場(chǎng)決定的，都是以企業(yè)為主，我國的半導體產(chǎn)業(yè)還不具有很強競爭力，與中國的大國地位還不匹配，半導體企業(yè)還需要跟歐美、日韓的企業(yè)學(xué)習，還有很長(cháng)的路要走。