產(chǎn)業(yè)“新發(fā)動機” 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)鏈進入世界先進行業(yè)，部分核心關鍵技術國際引領，核心環(huán)節(jié)有1至3家世界龍頭企業(yè)，國產(chǎn)化率超過70%。”這是日前在京舉辦的第三代半導體戰(zhàn)略發(fā)布會上，第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長吳玲所描述的我國半導體產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展前景。

據(jù)專家介紹，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、很難追趕國際先進水平的形勢不同，我國在第三代半導體領域的研究工作一直緊跟世界前沿，工程技術水平和國際先進水平差距不大。當前，已經(jīng)發(fā)展到了從跟蹤模仿到并駕齊驅、進而可能在部分領域獲得領先和比較優(yōu)勢的階段，并且有機會實現(xiàn)超越。

因其有較好的應用前景和未來市場潛力巨大，第三代半導體產(chǎn)業(yè)也被我國決策層納入戰(zhàn)略發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。例如，從2004年開始，我國政府就第三代半導體材料研究與開發(fā)進行了相應的部署，并啟動了一系列的重大研究項目。2013年，科技部在863計劃新材料技術領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(nèi)容。

技術水平并駕齊驅

據(jù)悉，第三代半導體具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、搞電子密度、高遷移率等特點，因此也被業(yè)內(nèi)譽為固態(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)動機”。

記者在采訪中獲悉，半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了三個階段，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)勢非常顯著且受到業(yè)內(nèi)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曹國英曾表示，第三代半導體聯(lián)合創(chuàng)新基地的建設對促進產(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持續(xù)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(zhàn)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。

有專家舉例說，氮化鎵技術正助力5G移動通信在全球加速奔跑，5G移動通信將從人與人通信拓展到萬物互聯(lián)，預計2025年全球將產(chǎn)生1000億的連接。5G技術不僅需要超帶寬，更需要高速接入，低接入時延，低功耗和高可靠性以支持海量設備的互聯(lián)。

在專利方面，決策層對第三代半導體產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權問題也較為重視。在2015年，我國不僅成立了第三代半導體專利聯(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(zhàn)略新高地。

市場份額從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，市場份額也實現(xiàn)了快速發(fā)展。

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

中商產(chǎn)業(yè)研究院給記者提供的數(shù)據(jù)顯示，2000年~2015年之間，中國半導體市場增速領跑全球，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%。

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

根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(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6.4%，同比增長41.9%，創(chuàng)下自2001年3月以來歷史新高。SEMI預計，2017年全球設備出貨量將達到歷史新高490億美元。

在全球半導體市場火熱帶動下，我國與之相關的半導體企業(yè)其利潤也迎來了“開門紅”。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)績預告，在13家半導體企業(yè)中，有9家預增續(xù)盈，增長比例近七成。

記者統(tǒng)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(jù)康強電子預計，上半年凈利潤為2700萬-3500萬元，同比增長53.59%-99.10%。對于業(yè)績增長的主要原因，公司表示，半導體行業(yè)持續(xù)回暖，預計公司制造業(yè)板塊主要產(chǎn)品產(chǎn)銷量及銷售收入較上年同期有較大幅度增長。公司推進管理轉型升級，提高運營效率和產(chǎn)品質量，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》記者采訪時說，半導體設備制造商出貨金額持續(xù)高速增長，主要驅動力來自于技術與市場兩方面。技術方面源于相關廠商對3DNAND及高階制程的持續(xù)投入。市場方面來自于近年來晶圓廠的建設浪潮，這兩方面驅動力未來兩年內(nèi)將持續(xù)推動半導體產(chǎn)業(yè)不斷提升。

整體實力仍顯不足

近些年來，我國的第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展相較以往可以說取得了不少的進步，其技術也逐步從第一代、第二代邁向了第三代。其產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在不斷擴大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

值得一提的是，第三代半導體材料在應用領域涉及到能源、交通、裝備、信息、家用電器等多個領域。然而，涉及面廣的第三代半導體材料因產(chǎn)業(yè)鏈長、應用覆蓋面廣，國內(nèi)絕大多數(shù)的企業(yè)在獨立完成全產(chǎn)業(yè)技術創(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難關。

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

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

華南智慧創(chuàng)新研究院院長曾海偉認為，國內(nèi)的半導體產(chǎn)業(yè)需求已占到全球市場需求的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、有核心技術及話語權的龍頭公司。

曾海偉在接受《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時表示，半導體的發(fā)展不是一朝一夕發(fā)展起來的，我國半導體發(fā)展還面臨著人才、技術和經(jīng)驗的瓶頸。同時，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(nèi)專家曾表示，我國原材料的質量、制備問題亟待破解。目前，我國對sic晶元的制備尚未空缺，大多數(shù)設備靠國外進口。

也有專家認為，國內(nèi)開展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(nèi)第三代半導體研究進展的重要因素是原始創(chuàng)新問題。國內(nèi)新材料領域的科研院所和相關生產(chǎn)企業(yè)大都急功近利，難以容忍長期“只投入，不產(chǎn)出”的現(xiàn)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)新就是從無到有的創(chuàng)新過程，其特點是投入大、周期長。以SiC為例，其具有寬的禁帶寬度、高的擊穿電場、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生長晶體難度很大，雖然經(jīng)過了數(shù)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(shù)幾家公司掌握了SiC的生長技術，能夠生產(chǎn)出較好的產(chǎn)品，但離真正的大規(guī)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，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一大桎梏。

有業(yè)內(nèi)人士認為，雖然半導體產(chǎn)業(yè)從來不是完全由市場決定的，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)學習，還有很長的路要走。