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产业“新发动机” 第三代半导体发展迅速
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出自:产业“新发动机” 第三代半导体发展迅速

“到2030年,第三代半导体产业力争全产业链进入世界先进行业,部分核心关键技术国际引领,核心环节有1至3家世界龙头企业,国产化率超过70%。”这是日前在京举办的第三代半导体战略发布会上,第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲所描述的我国半导体产业未来的发展前景。

据专家介绍,与第一代、第二代半导体材料及集成电路产业上的多年落后、很难追赶国际先进水平的形势不同,我国在第三代半导体领域的研究工作一直紧跟世界前沿,工程技术水平和国际先进水平差距不大。当前,已经发展到了从跟踪模仿到并驾齐驱、进而可能在部分领域获得领先和比较优势的阶段,并且有机会实现超越。

因其有较好的应用前景和未来市场潜力巨大,第三代半导体产业也被我国决策层纳入战略发展的重要产业。例如,从2004年开始,我国政府就第三代半导体材料研究与开发进行了相应的部署,并启动了一系列的重大研究项目。2013年,科技部在863计划新材料技术领域项目征集指南中也特别指出了要将第三代半导体材料及应用列入重要内容。

技术水平并驾齐驱

据悉,第三代半导体具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、搞电子密度、高迁移率等特点,因此也被业内誉为固态光源、电力电子、微波射频器件的“核芯”以及光电子和微电子等产业的“新发动机”。

记者在采访中获悉,半导体产业发展至今经历了三个阶段,第一代半导体材料以硅(Si)为代表,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料和以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)等宽禁带为代表的第三代半导体材料。相较前两代产品,第三代半导体其性能优势非常显著且受到业内的广泛好评。

对于第三代半导体发展,科技部高新司副司长曹国英曾表示,第三代半导体联合创新基地的建设对促进产业的发展具有十分积极的作用,科技部高新司也将会持续支持第三代半导体的建设及基地的发展。

一些地方也将半导体产业的发展作为主要项目予以特别关注。例如,北京市科委主任闫傲霜就曾表示,建设第三代半导体材料及应用联合创新基地,既是国家级的重要战略部署,也是北京作为全球科技创新中心的一项重要的决策。

有专家举例说,氮化镓技术正助力5G移动通信在全球加速奔跑,5G移动通信将从人与人通信拓展到万物互联,预计2025年全球将产生1000亿的连接。5G技术不仅需要超带宽,更需要高速接入,低接入时延,低功耗和高可靠性以支持海量设备的互联。

在专利方面,决策层对第三代半导体产业的知识产权问题也较为重视。在2015年,我国不仅成立了第三代半导体专利联盟,而且还搭建了第三代半导体只是产权创新服务平台。同年5月份,京津冀就联合共建了第三代半导体材料及应用联合创新基地,抢占第三代半导体战略新高地。

市场份额从5%扩大50%

第三代半导体以氮化镓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为各地政府争相推进的项目。近几年,第三代半导体产业也在各级政府的支持下得到了快速发展,市场份额也实现了快速发展。

根据国际半导体设备与材料产业协会(SEMI)发布的报告,预计将于2017年—2020年间投产的半导体晶圆厂约为62座,其中26座将设于中国,占全球总数42%。这些建于我国的晶圆厂2017年预计将有6座上线投产。

中商产业研究院给记者提供的数据显示,2000年~2015年之间,中国半导体市场增速领跑全球,达到21.4%,其中全球半导体年均增速是3.6%,美国将近5%,欧洲和日本都较低,亚太较高是13%。

就市场份额而言,目前中国半导体市场份额从5%提升到50%,成为全球的核心市场。2015年全球半导体市场销售额为3352亿美元,同比下降了0.2%。而相对应的是中国半导体市场依旧保持较高景气度,半导体市场规模达到1649亿美元,同比增长6.1%,成为全球为数不多的仍能保持增长的区域市场。

根据国际半导体产业协会(SEMI)公布最新出货报告显示,今年5月北美半导体设备制造商出货金额为22.7亿美元,环比增长6.4%,同比增长41.9%,创下自2001年3月以来历史新高。SEMI预计,2017年全球设备出货量将达到历史新高490亿美元。

在全球半导体市场火热带动下,我国与之相关的半导体企业其利润也迎来了“开门红”。截至6月21日,有13家半导体企业发布了2017年中报业绩预告,在13家半导体企业中,有9家预增续盈,增长比例近七成。

记者统计显示,康强电子、华天科技、洁美科技预计半年报净利润最大增幅超50%。据康强电子预计,上半年净利润为2700万-3500万元,同比增长53.59%-99.10%。对于业绩增长的主要原因,公司表示,半导体行业持续回暖,预计公司制造业板块主要产品产销量及销售收入较上年同期有较大幅度增长。公司推进管理转型升级,提高运营效率和产品质量,降本增效。

中商产业研究院半导体研究员林宝宜在接受《中国产经新闻》记者采访时说,半导体设备制造商出货金额持续高速增长,主要驱动力来自于技术与市场两方面。技术方面源于相关厂商对3D NAND及高阶制程的持续投入。市场方面来自于近年来晶圆厂的建设浪潮,这两方面驱动力未来两年内将持续推动半导体产业不断提升。

整体实力仍显不足

近些年来,我国的第三代半导体产业发展相较以往可以说取得了不少的进步,其技术也逐步从第一代、第二代迈向了第三代。其产业规模也在不断扩大,产业发展潜力巨大。

值得一提的是,第三代半导体材料在应用领域涉及到能源、交通、装备、信息、家用电器等多个领域。然而,涉及面广的第三代半导体材料因产业链长、应用覆盖面广,国内绝大多数的企业在独立完成全产业技术创新方面仍不足。造成的结果就是,虽然我国第三代半导体在技术研发方面与发达国家相比差距较小,但仍然面临不少技术难关。

而事实上,这一困境也成为不少企业在发展过程中所面临的一大挑战。“半导体产业发展十分火热,但是从整体实力来看仍然存在不足”。林宝宜说,在IP核市场,中国依旧严重依赖外部供给,85%以上为国外供应商提供。

有数据显示,2015年中国集成电路进口金额2307亿美元,其进口额超过原油,成为我国第一大进口商品,出口集成电路金额693亿美元,进出口逆差1613亿美元。较大的逆差凸显半导体市场供需不匹配,严重依赖进口的局面亟待改善。

华南智慧创新研究院院长曾海伟认为,国内的半导体产业需求已占到全球市场需求的30%,但产能只有10%,处于产业链的底部,更是缺乏大型的、有核心技术及话语权的龙头公司。

曾海伟在接受《中国产经新闻》记者采访时表示,半导体的发展不是一朝一夕发展起来的,我国半导体发展还面临着人才、技术和经验的瓶颈。同时,创新链不通、缺乏体制机制创新也是阻碍其发展的原因。

“最大的瓶颈是原材料。”多位业内专家曾表示,我国原材料的质量、制备问题亟待破解。目前,我国对sic晶元的制备尚未空缺,大多数设备靠国外进口。

也有专家认为,国内开展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比较晚,与国外相比水平较低,阻碍国内第三代半导体研究进展的重要因素是原始创新问题。国内新材料领域的科研院所和相关生产企业大都急功近利,难以容忍长期“只投入,不产出”的现状。因此,以第三代半导体材料为代表的新材料原始创新举步维艰。

所谓的原始创新就是从无到有的创新过程,其特点是投入大、周期长。以SiC为例,其具有宽的禁带宽度、高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,非常适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。

资料显示, SiC生长晶体难度很大,虽然经过了数十年的研究发展,到目前为止只有美国的Cree公司、德国的SiCrystal公司和日本的新日铁公司等少数几家公司掌握了SiC的生长技术,能够生产出较好的产品,但离真正的大规模产业化应用也还有较大的距离。因此,以第三代半导体材料为代表的新材料原始创新举步维艰,是实现产业化的一大桎梏。

有业内人士认为,虽然半导体产业从来不是完全由市场决定的,都是以企业为主,我国的半导体产业还不具有很强竞争力,与中国的大国地位还不匹配,半导体企业还需要跟欧美、日韩的企业学习,还有很长的路要走。 

 

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文章收入时间: 2017-07-05
 
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