在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展一體化的情況下，科技大國(guó)之間的博弈極易對(duì)科技領(lǐng)域發(fā)展起到重大影響。
中國(guó)正在規(guī)劃制定一套全面的新政策，以發(fā)展本國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，應(yīng)對(duì)美國(guó)政府的限制。
即將大力發(fā)展的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)
我國(guó)計(jì)劃把大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，寫入正在制定中的“十四五”規(guī)劃，計(jì)劃在 2021-2025 年期間，在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等各個(gè)方面，大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨(dú)立自主，不再受制于人。
半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)過(guò)近六十年的發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展形成了三代半導(dǎo)體材料，第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅、鍺元素等單質(zhì)半導(dǎo)體材料；第二代半導(dǎo)體材料主要是指化合物半導(dǎo)體材料，如砷化鎵、銻化銦；第三代半導(dǎo)體材料是寬禁帶半導(dǎo)體材料，其中最為重要的就是 SiC 和 GaN。
按業(yè)內(nèi)定義，第三代半導(dǎo)體材料是指帶隙寬度明顯大于硅（Si）的寬禁帶半導(dǎo)體材料，主要包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、金剛石等，因其禁帶寬度大于或等于 2.3 電子伏特，又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料。
其具有高熱導(dǎo)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優(yōu)點(diǎn)可以滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)高溫、高功率、高壓、高頻以及高輻射等惡劣條件的新要求。
與前兩代相比，第三代半導(dǎo)體材料在分子結(jié)構(gòu)方面顯得更加優(yōu)越，不但可以降低 50%以上的能量損失，而且還可以使裝備體積減小 75%以上。
第三代半導(dǎo)體更重要的意義是在功率器件領(lǐng)域，通過(guò)其特殊的材料特性，改進(jìn)相關(guān)芯片及器件性能。
第三代半導(dǎo)體與國(guó)際差距沒有一、二代半導(dǎo)體明顯。先發(fā)優(yōu)勢(shì)是半導(dǎo)體行業(yè)的特點(diǎn)，比如碳化硅 SiC，國(guó)產(chǎn)廠商研究起步時(shí)間與國(guó)外廠商相差不多，因此國(guó)產(chǎn)廠商有希望追上國(guó)外廠商，完成國(guó)產(chǎn)替代。
未來(lái)三年，SiC 材料將成為 IGBT 和 MOSFET 等大功率高頻功率半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料，被廣泛用于交流電機(jī)、變頻器、照明電路、牽引傳動(dòng)領(lǐng)域。預(yù)計(jì)到 2022 年 SiC 襯底市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 9.54 億元。
未來(lái)隨著 5G 商用的擴(kuò)大，現(xiàn)行廠商將進(jìn)一步由原先的 4G 設(shè)備更新至 5G。5G 基地臺(tái)的布建密度更甚 4G，而基地臺(tái)內(nèi)部使用的材料為 GaN 材料，預(yù)計(jì)到 2022 年 GaN 襯底市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 5.67 億元。
第三代已上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面
2015-2016 年，國(guó)家科技重大轉(zhuǎn)型對(duì)第三代半導(dǎo)體功率器件的研制和應(yīng)用立項(xiàng)。
2016 年，國(guó)務(wù)院就印發(fā)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，啟動(dòng)一批面向 2030 年的重大項(xiàng)目，第三代半導(dǎo)體被列為國(guó)家科技創(chuàng)新 2030 重大項(xiàng)目“重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用”。
此外，“中國(guó)制造 2025”計(jì)劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，要求 2025 年實(shí)現(xiàn)在 5G 通信、高效能源管理中的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到 50%；在新能源汽車、消費(fèi)電子中實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，在通用照明市場(chǎng)滲透率達(dá)到 80%以上。
8 月 4 日，國(guó)務(wù)院公開發(fā)布《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》強(qiáng)調(diào)，集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量，其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，中國(guó)芯片自給率要在 2025 年達(dá)到 70%。
我國(guó)《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015—2020 年）》規(guī)劃，到 2020 年我國(guó)分散式充電樁的目標(biāo)是超過(guò) 480 萬(wàn)個(gè)，以滿足全國(guó) 500 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車充電需求，車樁比近 1∶1。充電模塊是充電樁的核心部件，其成本占設(shè)備總成本的 50%。
第三代半導(dǎo)體材料無(wú)論在軍事領(lǐng)域還是民用都有廣泛的用途，國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)政策中多次提到以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體器件，寫入“十四五”規(guī)劃也是早有跡象。
第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略意義非凡，但國(guó)內(nèi)該產(chǎn)業(yè)仍處起步階段，在研發(fā)、生產(chǎn)方面明顯落后于美日歐，隨著國(guó)家將其納入“十四五”規(guī)劃，政策利好必將引爆產(chǎn)業(yè)投資熱潮。
中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)危機(jī)猶存
中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的危機(jī)不是處在中下游，而是出在上游。如果沒有好的原材料和精密的設(shè)備，即使在制造階段設(shè)計(jì)的再完美，操作的再精準(zhǔn)，也很難和國(guó)際頂尖的產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
上游的半導(dǎo)體原料被日本企業(yè)信越和 SUMCO 壟斷，兩家?guī)缀跽剂耸袌?chǎng)份額的 65%。而在半導(dǎo)體制造設(shè)備方面位于前列的則是美國(guó)、日本和荷蘭的企業(yè)，在筆者的記憶里，這個(gè)領(lǐng)域排名前十的企業(yè)全是這三個(gè)國(guó)家的，其所占的市場(chǎng)總份額達(dá)到了市場(chǎng)的九成。
而隨著中美關(guān)系的惡化，中國(guó)企業(yè)從海外采購(gòu)零部件和芯片制造技術(shù)正面臨越來(lái)越多的困難。
而且隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)器件可靠性與性能指標(biāo)的要求也更加嚴(yán)苛。
以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體開始逐漸受到市場(chǎng)的重視，國(guó)際上已形成完整的覆蓋材料、器件、模塊和應(yīng)用等環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈，全球新一輪的產(chǎn)業(yè)升級(jí)已經(jīng)開始。
中國(guó) 2020 年芯片進(jìn)口預(yù)計(jì)將連續(xù)第三年保持在 3000 億美元以上。而根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)芯片自給率 2019 年僅為 30%左右。
或成國(guó)產(chǎn)化重要抓手
目前，第三大半導(dǎo)體材料市場(chǎng)呈現(xiàn)出美日歐玩家領(lǐng)先的格局，相比之下，中國(guó)的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)稍顯貧弱，在技術(shù)領(lǐng)先度、市場(chǎng)份額占比等方面較落后。
細(xì)究美日歐第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先的原因，離不開美日歐政府的政策推動(dòng)，這些國(guó)家更早地意識(shí)到了第三代半導(dǎo)體材料在通信、軍工、航空航天等領(lǐng)域的戰(zhàn)略意義，并較早地開始了有針對(duì)性的布局。
近些年來(lái)，中國(guó)的對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重視亦已凸顯，不論是新基建對(duì) 5G、集成電路的重視，還是兩期國(guó)家大基金的成立，都為芯片產(chǎn)業(yè)提供了土壤，也將惠及半導(dǎo)體材料的創(chuàng)新。
但是，盡管我國(guó)在第三代半導(dǎo)體材料的布局方面稍顯落后，但并未遭遇“卡脖子”的情況。
另外，我國(guó)第三代半導(dǎo)體器件市場(chǎng)有著巨大的增長(zhǎng)空間，或能成為倒逼上游材料發(fā)展的一大動(dòng)力。
隨著全球通信、新興的電子科技繼續(xù)發(fā)展，對(duì)第三代半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)需求必將繼續(xù)增長(zhǎng)。盡管其占據(jù)市份不足 5%，但從另一個(gè)角度來(lái)看，這亦代表著第三大半導(dǎo)體材料市場(chǎng)是一片有巨大潛在增量空間的藍(lán)海。
今年將編制“十四五”期間大數(shù)據(jù)、軟件、信息通信等產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，消息指出，2020 年是開啟國(guó)家“十四五”新征程的基礎(chǔ)之年，工信部將高質(zhì)量編制“十四五”期間大數(shù)據(jù)、軟件、信息通信等產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。
隨著第三代半導(dǎo)體材料的成本因生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升而下降，其應(yīng)用市場(chǎng)也將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
未來(lái)，新能源汽車、5G 通信、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域都將規(guī)模應(yīng)用第三代半導(dǎo)體，隨著中國(guó)在高科技領(lǐng)域的領(lǐng)跑，第三代半導(dǎo)體發(fā)展可以換道超車。
結(jié)尾：
在這樣的大背景下，時(shí)值我國(guó)第十三個(gè)五年計(jì)劃臨近尾聲，第十四個(gè)五年計(jì)劃的編制工作正在啟動(dòng)，我國(guó)將國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展寫入下一個(gè) 5 年計(jì)劃的規(guī)劃中顯得順理成章。
中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展是非常有必要，國(guó)內(nèi)崛起也必將大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以保證中國(guó)的電子信息產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。