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

“到2030年，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)力爭(zhēng)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(guó)際引領(lǐng)，核心環(huán)節(jié)有1至3家世界龍頭企業(yè)，國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)70%。”這是日前在京舉辦的第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)上，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)吳玲所描述的我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景。

據(jù)專家介紹，與第一代、第二代半導(dǎo)體材料及集成電路產(chǎn)業(yè)上的多年落后、很難追趕國(guó)際先進(jìn)水平的形勢(shì)不同，我國(guó)在第三代半導(dǎo)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(guó)際先進(jìn)水平差距不大。當(dāng)前，已經(jīng)發(fā)展到了從跟蹤模仿到并駕齊驅(qū)、進(jìn)而可能在部分領(lǐng)域獲得領(lǐng)先和比較優(yōu)勢(shì)的階段，并且有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)超越。

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

技術(shù)水平并駕齊驅(qū)

據(jù)悉，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、搞電子密度、高遷移率等特點(diǎn)，因此也被業(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)”。

記者在采訪中獲悉，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，以砷化鎵(GaAs)為代表的第二代半導(dǎo)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(dǎo)體材料。相較前兩代產(chǎn)品，第三代半導(dǎo)體其性能優(yōu)勢(shì)非常顯著且受到業(yè)內(nèi)的廣泛好評(píng)。

對(duì)于第三代半導(dǎo)體發(fā)展，科技部高新司副司長(zhǎng)曹?chē)?guó)英曾表示，第三代半導(dǎo)體聯(lián)合創(chuàng)新基地的建設(shè)對(duì)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(xù)支持第三代半導(dǎo)體的建設(shè)及基地的發(fā)展。

一些地方也將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為主要項(xiàng)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(shè)第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地，既是國(guó)家級(jí)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(xiàng)重要的決策。

有專家舉例說(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(yù)計(jì)2025年全球?qū)a(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(shè)備的互聯(lián)。

在專利方面，決策層對(duì)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題也較為重視。在2015年，我國(guó)不僅成立了第三代半導(dǎo)體專利聯(lián)盟，而且還搭建了第三代半導(dǎo)體只是產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)。同年5月份，京津冀就聯(lián)合共建了第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略新高地。

市場(chǎng)份額從5%擴(kuò)大50%

第三代半導(dǎo)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(zhēng)相推進(jìn)的項(xiàng)目。近幾年，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也在各級(jí)政府的支持下得到了快速發(fā)展，市場(chǎng)份額也實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。

根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)發(fā)布的報(bào)告，預(yù)計(jì)將于2017年—2020年間投產(chǎn)的半導(dǎo)體晶圓廠約為62座，其中26座將設(shè)于中國(guó)，占全球總數(shù)42%。這些建于我國(guó)的晶圓廠2017年預(yù)計(jì)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(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)增速領(lǐng)跑全球，達(dá)到21.4%，其中全球半導(dǎo)體年均增速是3.6%，美國(guó)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(guó)半導(dǎo)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(dǎo)體市場(chǎng)銷(xiāo)售額為3352億美元，同比下降了0.2%。而相對(duì)應(yīng)的是中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)依舊保持較高景氣度，半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1649億美元，同比增長(zhǎng)6.1%，成為全球?yàn)閿?shù)不多的仍能保持增長(zhǎng)的區(qū)域市場(chǎng)。

根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)公布最新出貨報(bào)告顯示，今年5月北美半導(dǎo)體設(shè)備制造商出貨金額為22.7億美元，環(huán)比增長(zhǎng)6.4%，同比增長(zhǎng)41.9%，創(chuàng)下自2001年3月以來(lái)歷史新高。SEMI預(yù)計(jì)，2017年全球設(shè)備出貨量將達(dá)到歷史新高490億美元。

在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)火熱帶動(dòng)下，我國(guó)與之相關(guān)的半導(dǎo)體企業(yè)其利潤(rùn)也迎來(lái)了“開(kāi)門(mén)紅”。截至6月21日，有13家半導(dǎo)體企業(yè)發(fā)布了2017年中報(bào)業(yè)績(jī)預(yù)告，在13家半導(dǎo)體企業(yè)中，有9家預(yù)增續(xù)盈，增長(zhǎng)比例近七成。

記者統(tǒng)計(jì)顯示，康強(qiáng)電子、華天科技、潔美科技預(yù)計(jì)半年報(bào)凈利潤(rùn)最大增幅超50%。據(jù)康強(qiáng)電子預(yù)計(jì)，上半年凈利潤(rùn)為2700萬(wàn)-3500萬(wàn)元，同比增長(zhǎng)53.59%-99.10%。對(duì)于業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)的主要原因，公司表示，半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)回暖，預(yù)計(jì)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(zhǎng)。公司推進(jìn)管理轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高運(yùn)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(dǎo)體研究員林寶宜在接受《中國(guó)產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時(shí)說(shuō)，半導(dǎo)體設(shè)備制造商出貨金額持續(xù)高速增長(zhǎng)，主要驅(qū)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)廠商對(duì)3D NAND及高階制程的持續(xù)投入。市場(chǎng)方面來(lái)自于近年來(lái)晶圓廠的建設(shè)浪潮，這兩方面驅(qū)動(dòng)力未來(lái)兩年內(nèi)將持續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)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(guó)的第三代半導(dǎo)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(guī)模也在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

值得一提的是，第三代半導(dǎo)體材料在應(yīng)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(dǎo)體材料因產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、應(yīng)用覆蓋面廣，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的企業(yè)在獨(dú)立完成全產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面仍不足。造成的結(jié)果就是，雖然我國(guó)第三代半導(dǎo)體在技術(shù)研發(fā)方面與發(fā)達(dá)國(guó)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(zhàn)。“半導(dǎo)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(guó)依舊嚴(yán)重依賴外部供給，85%以上為國(guó)外供應(yīng)商提供。

有數(shù)據(jù)顯示，2015年中國(guó)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(guó)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(dǎo)體市場(chǎng)供需不匹配，嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面亟待改善。

華南智慧創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)曾海偉認(rèn)為，國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)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)及話語(yǔ)權(quán)的龍頭公司。

曾海偉在接受《中國(guó)產(chǎn)經(jīng)新聞》記者采訪時(shí)表示，半導(dǎo)體的發(fā)展不是一朝一夕發(fā)展起來(lái)的，我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展還面臨著人才、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的瓶頸。同時(shí)，創(chuàng)新鏈不通、缺乏體制機(jī)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(guó)原材料的質(zhì)量、制備問(wèn)題亟待破解。目前，我國(guó)對(duì)sic晶元的制備尚未空缺，大多數(shù)設(shè)備靠國(guó)外進(jìn)口。

也有專家認(rèn)為，國(guó)內(nèi)開(kāi)展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比較晚，與國(guó)外相比水平較低，阻礙國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體研究進(jìn)展的重要因素是原始創(chuàng)新問(wèn)題。國(guó)內(nèi)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(zhǎng)期“只投入，不產(chǎn)出”的現(xiàn)狀。因此，以第三代半導(dǎo)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(zhǎng)。以SiC為例，其具有寬的禁帶寬度、高的擊穿電場(chǎng)、高的熱導(dǎo)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(zhǎng)晶體難度很大，雖然經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的研究發(fā)展，到目前為止只有美國(guó)的Cree公司、德國(guó)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(zhǎng)技術(shù)，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(yīng)用也還有較大的距離。因此，以第三代半導(dǎo)體材料為代表的新材料原始創(chuàng)新舉步維艱，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一大桎梏。

有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，雖然半導(dǎo)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(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還不具有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，與中國(guó)的大國(guó)地位還不匹配，半導(dǎo)體企業(yè)還需要跟歐美、日韓的企業(yè)學(xué)習(xí)，還有很長(zhǎng)的路要走。