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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：我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考

新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革正在創(chuàng)造歷史性機(jī)遇。第三代半導(dǎo)體具備高效、高頻、耐高壓、耐高溫等特性，是推動(dòng)移動(dòng)通信、新能源汽車、高速列車、智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和基礎(chǔ)能力提升的新引擎，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和保障國(guó)家產(chǎn)業(yè)安全的重要支撐。

雖然面臨復(fù)雜的外部環(huán)境，但多因素促進(jìn)我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逆勢(shì)上漲。近日，在由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中關(guān)村半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦的“2021第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新發(fā)展峰會(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)吳玲做了題為“我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考”的主題報(bào)告，深入分享了當(dāng)前我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)，并提出對(duì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)思考與建議。

現(xiàn)狀

在“十二五”、“十三五”國(guó)家科技計(jì)劃支持下，我國(guó)初步建立了從上游材料（氮化鎵、碳化硅等）、中游器件（光電、射頻、功率器件等）到下游應(yīng)用（照明與顯示、5G通信、新能源汽車、高速列車、新型電力系統(tǒng)等）的全創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，國(guó)產(chǎn)化能力不斷提升。

半導(dǎo)體照明自主可控，光電子與微電子深度融合，跨界創(chuàng)新應(yīng)用有望引領(lǐng)發(fā)展。我國(guó)是全球最大的半導(dǎo)體照明制造、出口、應(yīng)用國(guó)，2021年產(chǎn)值7773億元，芯片國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)80%；產(chǎn)業(yè)發(fā)展從光效驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向品質(zhì)驅(qū)動(dòng)、成本驅(qū)動(dòng)，從藍(lán)光（白光）轉(zhuǎn)向深紫外等更短波長(zhǎng)，和綠光、黃光，甚至紅光等長(zhǎng)波長(zhǎng)；從標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向小間距Mini/Micro-LED，開(kāi)啟高度集成半導(dǎo)體信息顯示技術(shù)新變革。

微波射頻領(lǐng)域開(kāi)始國(guó)產(chǎn)替代，部分技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。5G通信移動(dòng)基站用GaN射頻器件實(shí)現(xiàn)6GHz以下產(chǎn)品小批量供應(yīng)，2020年國(guó)內(nèi)宏站用氮化鎵射頻器件國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)20%；預(yù)計(jì)2023年進(jìn)入毫米波頻段商用，集成功放、低噪放、開(kāi)關(guān)功能，這方面國(guó)內(nèi)目前還不具備產(chǎn)業(yè)化能力；6G已啟動(dòng)預(yù)研，太赫茲頻段進(jìn)入技術(shù)論證和研究階段，預(yù)計(jì)2030年實(shí)現(xiàn)商用。

電力電子應(yīng)用雖然需求迫切，但是產(chǎn)業(yè)化與國(guó)際差距較大。在“雙碳”戰(zhàn)略帶動(dòng)下，以新能源汽車、高速鐵路、新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、5G通信和數(shù)據(jù)中心等為主的應(yīng)用對(duì)碳化硅、氮化鎵電力電子器件的需求非常明確，新能源汽車和PD快充未來(lái)五年應(yīng)用市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)50%。 雖然我們進(jìn)步很快，但距離產(chǎn)品好用、產(chǎn)業(yè)化形成規(guī)模，技術(shù)水平仍落后國(guó)外約5年左右。SiC單晶襯底雖已實(shí)現(xiàn)4英寸產(chǎn)業(yè)化、6英寸小批量供貨，部分打破國(guó)際壟斷，但目前國(guó)產(chǎn)化率不到5%，車規(guī)級(jí)、電網(wǎng)級(jí)功率電子材料和器件基本全部依賴進(jìn)口。

機(jī)遇

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)戰(zhàn)略機(jī)遇期，主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是新型電力系統(tǒng)、高鐵、新能源汽車，5G/6G通信、半導(dǎo)體照明及超越照明、工業(yè)電機(jī)及消費(fèi)電子市場(chǎng)等市場(chǎng)啟動(dòng)，應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。二是在產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界多年努力下，國(guó)內(nèi)與國(guó)際先進(jìn)水平差距不大，國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和裝備巨頭還未形成專利、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模的壟斷，我國(guó)有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)超越。三是與集成電路相比，第三代半導(dǎo)體投資門檻不高，對(duì)工藝尺寸線寬、設(shè)計(jì)復(fù)雜度、裝備精密制造要求相對(duì)較低。四是近年來(lái)我國(guó)的精密加工制造技術(shù)和配套能力迅速提升，并且具有一定的基礎(chǔ)，具備開(kāi)發(fā)并逐步主導(dǎo)該產(chǎn)業(yè)的能力和條件。

挑戰(zhàn)

半導(dǎo)體新材料正在重塑全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新格局，在產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、生態(tài)鏈上都面臨挑戰(zhàn)。

產(chǎn)業(yè)鏈方面，缺乏產(chǎn)業(yè)級(jí)的先進(jìn)材料研發(fā)，碳化硅籽晶和單晶生長(zhǎng)工藝控制技術(shù)與國(guó)際有5年左右差距；介質(zhì)材料、高溫高能量等工藝不成熟，芯片制造能力弱、產(chǎn)能不足，良率低、成本高、可靠性差；設(shè)計(jì)與系統(tǒng)應(yīng)用的匹配性不夠，上下游聯(lián)動(dòng)迭代不夠，在系統(tǒng)中成本占比低，性能和可靠性要求高，器件進(jìn)入應(yīng)用供應(yīng)鏈難度大、周期長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)化能力提升緩慢；國(guó)產(chǎn)裝備以仿制為主，大部分處于原型樣機(jī)階段，技術(shù)引領(lǐng)性不足，處于跟跑狀態(tài)。檢測(cè)設(shè)備基本全部依賴進(jìn)口，短期內(nèi)無(wú)法國(guó)產(chǎn)化替代。

創(chuàng)新鏈方面，基礎(chǔ)研究的應(yīng)用需求導(dǎo)向不足，缺乏長(zhǎng)期可持續(xù)、大投入的中早期基金支持；共性關(guān)鍵技術(shù)方面，缺乏開(kāi)放的、體制機(jī)制創(chuàng)新的公共研發(fā)平臺(tái)，缺乏材料和裝備的中試平臺(tái)，缺乏有能力滿足企業(yè)需求的服務(wù)平臺(tái)；產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面，知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)體系薄弱，重“科”輕“技”，研產(chǎn)脫節(jié)，產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型專業(yè)技術(shù)門檻高。

生態(tài)鏈方面，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系和生態(tài)不完善。研發(fā)分散、投入不夠，缺乏穩(wěn)定持續(xù)支持；原始創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新能力較弱；研發(fā)周期長(zhǎng)，技術(shù)更新快，各層次人才規(guī)模不夠，高端和戰(zhàn)略性人才急缺；面臨國(guó)際技術(shù)禁運(yùn)和封鎖；企業(yè)小而散，無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化嚴(yán)重、集中度低；財(cái)政資金與社會(huì)資本脫節(jié)，缺乏優(yōu)惠政策對(duì)民間資本的引導(dǎo)，存在政府、市場(chǎng)雙失靈現(xiàn)象。

幾點(diǎn)思考

吳玲指出，我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要思考如何統(tǒng)籌規(guī)劃，形成發(fā)展合力，要大膽探索新型舉國(guó)體制，建立開(kāi)放創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展平臺(tái)和利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、鏈條打通的創(chuàng)新共同體。未來(lái)，聯(lián)盟將繼續(xù)推動(dòng)創(chuàng)新體系和創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，加快迭代研發(fā)，在推動(dòng)組織“百城億芯”示范應(yīng)用、支撐地方及區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展、探索科技金融鏈網(wǎng)模式加快科技金融結(jié)合、加強(qiáng)精準(zhǔn)深入的國(guó)際合作等方面開(kāi)展工作，攜手產(chǎn)業(yè)界同仁，凝心聚力、砥礪奮進(jìn)，共同推動(dòng)我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)邁上新臺(tái)階、實(shí)現(xiàn)新跨越。

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