半导体走向前台

　　从21世纪开始，智能手机、新能源汽车、机器人等新兴的电子科技发展迅速，同时全球能源和环境危机突出，能源利用趋向低功耗和精细管理，传统的第一、二代半导体材料由于自身的性能限制已经无法满足科技的需求，这就呼唤需要出现新的材料来进行替代。

　　第三代半导体优势明显

　　以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料凭借其宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，在许多应用领域拥有前两代半导体材料无法比拟的优点，有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，市场应用潜力巨大。根据第三代半导体不同的发展情况，其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他4个领域，每个领域产业成熟度各不相同，其中前沿研究领域，宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。预计到2020年，第三代半导体技术应用将在节能减排、信息技术、国防三大领域催生上万亿元潜在市场，而碳化硅和氮化镓器件很可能成为推动整个电力电子、光电子和微波射频三大领域效率提升和技术升级的关键动力之一。

　　美日欧欲抢战略制高点

　　国际上第三代半导体产业已经整体进入产业形成期，并开始步入激烈竞争的阶段，众多国家将其列入国家战略，从国际竞争角度看，美、日、欧等发达国家已将第三代半导体材料列入国家计划，并展开全面战略部署，欲抢占战略制高点。

　　国家意志驱动产业发展

　　我国政府高度重视第三代半导体材料的研究与开发，从2004年开始对第三代半导体领域的研究进行了部署，启动了一系列重大研究项目。2013年，科技部在“863计划”新材料技术领域项目征集指南中明确将第三代半导体材料及应用列为重要内容。2015年5月，国务院发布《中国制造2025》，新材料在《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图》中是十大重点领域之一，其中化合物半导体中的第三代半导体被纳入关键战略材料发展重点；同年，京津冀联合共建了第三代半导体材料及应用联合创新基地，欲抢占第三代半导体战略新高地，并引进国际优势创新资源。同年6月，国家集成电路产业投资基金(“大基金”)投资48.39亿元入股三安光电，推动三安光电下属三安集成电路公司围绕GaAs和GaN代工制造，开展境内外并购、新技术研发、新建生产线等业务，同时，国家开发银行也以最优惠利率向三安提供200亿元贷款。

　　产业链协同创新待完善

　　基础材料品质不高

　　第三代半导体材料位于产业链上游，是第三代半导体产业不可或缺的发展基础，从目前来看，较为成熟的是碳化硅和氮化镓半导体材料，而氧化锌、金刚石、氮化铝等材料的研究尚属起步阶段。我国第三代半导体产业最大的瓶颈在原材料，虽然在该领域的一些单项技术取得了世界领先地位，但缺乏协同效应，导致成套技术还不能满足需求，进而大大减少了材料的应用领域。比如碳化硅，国内有代表性的企业是山东的天岳，他们的4寸衬底已经量产，6寸产品也在试验阶段，并在个别领域已经使用，但是在关键指标上和国外同类产品是有差距的。对于碳化硅外延片,国内做得比较好的公司是东莞天域、厦门瀚天天成，它们的产品都还没有大批量的销售，价格也比国外同行贵好多。如果材料的品质与性价与下游应用不能很好匹配，中游器件和电路、下游的系统成品率便无法保证，产品的成品率将会受到极大挑战。

　　产业链协同未形成

　　第三代半导体电子器件融合了微电子技术、元器件技术、材料技术，复杂度高，同时，很多器件还需要很多尖端工艺，比如，一些通讯高频器件,需要在器件的设计、制备与测试、散热技术、增益提升、高度集成化等方面需要突破。目前，我国第三代半导体芯片设计企业的高端产品大部分在境外制造，没有与国内制造企业形成协作发展模式，制造企业量产技术落后国际主流两代。国内的产业链构建以及应用环境方面还较差，产业链协同效应尚未形成，“芯片－软件－整机－系统－信息服务”产业链协同格局尚未形成，从而延缓了第三代半导体产业化进程。需要应用方、器件生产方、材料生产方紧密合作，根据终端应用需求，共同解决材料、器件设计和制备问题。否则，国外企业一旦形成垂直一体化的产业生态体系，国内企业只能采取被动跟随策略。

　　高端产品有待加强

　　当前，我国的第三代半导体产品还是面向中低端市场为主，并且自身缺乏产品定义能力，与国内市场的庞大需求相比，第三代芯片产业体量仍然较小，且核心技术缺失、自主创新无力等问题突出。芯片设计与快速变化的市场需求结合不紧密，难以进入应用领域的中高端市场，例如，第三代半导体高端核心芯片，即使国内可以完成大部分设计，但95%以上的制造依赖国外，没有与国内相关制造企业形成协作发展模式。同时，下游应用市场所需的高端芯片几乎大部分来自进口，内需市场优势发挥不足，国内的部分下游应用企业认为国产芯片在技术上与国外产品存在很大差距，只能用在低端产品上，或者仅作为低成本替代方案，从而限制了本土芯片的应用。

　　相关配套有待提升

　　我国发展第三代半导体材料面临产业链配套不足，相关设备和技术严重依赖国外企业，很多业务在本地无法开展，很多时候不得不去外地找下家，无形中增加了经营成本。同时，企业受制于技术、设备、工艺的瓶颈，初期投入非常巨大，存在融资成本高、融资难的问题。国内新材料领域的科研院所的科研成果转化为生产力的能力较低，很多具有市场前景的成果仍停留在试验样机阶段。产业领军人才匮乏，企业技术和管理团队不稳定，人才队伍建设的问题也成为发展瓶颈。

　　加强产业链环节联合创新

　　开展质量提升工程

　　加快推进第三代半导体技术开发，围绕第三代半导体技术难题，设立国家科技重大专项，集中力量解决关键问题，避免“撒胡椒面”的方式。从国家层面制定技术开发路线图，组织相关企业和科研单位积极承担相关项目，开展行业重大共性、关键技术的联合攻关，鼓励企业应用新技术，优化产品工艺，提升产品质量和附加值。对下游应用企业进行广泛调研，围绕重点应用领域，对相关产品的性能指标、需求量等进行调研，定期发布指导目录。鼓励科研机构、材料生产企业、下游用户企业组建细分领域产业联盟，并通过相互参股、设立基金等形式展开联合开发及产品推广，提高产品的市场竞争力。

　　加强产业联合创新

　　畅通高校和研究所的技术转让通道，多渠道协同推进第三代半导体产业技术转化进程。加强第三代半导体产业公共技术服务，通过生产单位、高校、科研院所和下游用户等相互配合，集中各自优势资源，形成研究、开发、生产、应用一体化的高效系统，提高产业链从实验成果到实际应用的整体效率，降低转化成本，加速第三代半导体的产业化进程。规范行业标准，开展技术研发、技术评价、技术交易、检验检测、质量认证、人才培训等专业化服务，提高科技成果转化效率和推广应用速度。完善科技成果评价体系，将科技成果转化成效纳入研发机构和高校绩效考评体系，促使产学研用联系更加紧密。

　　积极拓展应用领域

　　5G移动通信、智能电网、高速铁路、电动汽车是未来我国重点布局的重要产业，同时也是第三代半导体的重要应用市场，我国在以上领域拥有全球最大的市场。我国第三代半导体领域的企业要积极主动迎合繁荣的内需市场，建立以市场为主导的创新和应用方向，鼓励创新的风险分担、利益共享机制。加强与国家电网、中国移动、华为、中车等下游应用企业的合作，提高材料性能和应用服务水平，扩大产品用量。下游应用领域的企业也要积极支持新材料、新产品的首批次应用，拓展产业发展空间，加速国产化替代，共同打造产业生态链。

　　加大创新资源投入

　　完善第三代半导体产业创新体系建设，加强顶层设计，建立第三代半导体产业专家委员会，聘请知名专家担当委员会成员，针对热点问题开展战略研究，为重大政策的制定和科技创新方向提供咨询建议。加快建立以创新中心为核心载体、以公共服务平台和应用产业数据中心为支撑的第三代半导体创新网络。建立第三代半导体产业创新园区和基地，引进科技成果转化孵化器和技术产业化加速器。在产业基础好的地区打造产业集群，发挥产业集聚效应，加速第三代半导体创新和应用突破及产业化进程。加强知识产权保护，搭建知识产权交易平台，将新材料知识产权产品按产业化的不同阶段分类，及时发布相关交易信息，让处于技术端、产品端、商品端的知识产权产品都能进行方便及时的交易。

　　作者单位：赛迪顾问