《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 電子元件 > 業(yè)界動態(tài) > 危機(jī)猶存,第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或?qū)懭搿笆奈濉币?guī)劃

危機(jī)猶存,,第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或?qū)懭搿笆奈濉币?guī)劃

2020-09-10
來源: Ai芯天下

前言:

在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展一體化的情況下,科技大國之間的博弈極易對科技領(lǐng)域發(fā)展起到重大影響,。

中國正在規(guī)劃制定一套全面的新政策,以發(fā)展本國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,應(yīng)對美國政府的限制,。

1.png

即將大力發(fā)展的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)

我國計劃把大力支持發(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,,計劃在2021-2025年期間,,在教育、科研,、開發(fā),、融資、應(yīng)用等各個方面,,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。

2.png

第三代半導(dǎo)體更重要的意義是在功率器件領(lǐng)域,,通過其特殊的材料特性,,改進(jìn)相關(guān)芯片及器件性能。

第三代半導(dǎo)體與國際差距沒有一,、二代半導(dǎo)體明顯,。先發(fā)優(yōu)勢是半導(dǎo)體行業(yè)的特點(diǎn),比如碳化硅SiC,,國產(chǎn)廠商研究起步時間與國外廠商相差不多,,因此國產(chǎn)廠商有希望追上國外廠商,完成國產(chǎn)替代,。

未來三年,,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、牽引傳動領(lǐng)域,。預(yù)計到2022年SiC襯底市場規(guī)模將達(dá)到9.54億元,。

未來隨著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基地臺的布建密度更甚4G,,而基地臺內(nèi)部使用的材料為GaN材料,預(yù)計到2022年GaN襯底市場規(guī)模將達(dá)到5.67億元,。

3.png

第三代已上升到國家戰(zhàn)略層面

2015-2016年,,國家科技重大轉(zhuǎn)型對第三代半導(dǎo)體功率器件的研制和應(yīng)用立項(xiàng)。

2016年,,國務(wù)院就印發(fā)《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》,,啟動一批面向2030年的重大項(xiàng)目,第三代半導(dǎo)體被列為國家科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目“重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用”,。

此外,,“中國制造2025”計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,在通用照明市場滲透率達(dá)到80%以上,。

8月4日,,國務(wù)院公開發(fā)布《新時期促進(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),中國芯片自給率要在2025年達(dá)到70%,。

我國《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015—2020年)》規(guī)劃,,到2020年我國分散式充電樁的目標(biāo)是超過480萬個,以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求,,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)體材料無論在軍事領(lǐng)域還是民用都有廣泛的用途,,國家戰(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,。

4.png

中國半導(dǎo)體行業(yè)危機(jī)猶存

中國半導(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)計的再完美,操作的再精準(zhǔn),,也很難和國際頂尖的產(chǎn)品進(jìn)行競爭,。

上游的半導(dǎo)體原料被日本企業(yè)信越和SUMCO壟斷,兩家?guī)缀跽剂耸袌龇蓊~的65%,。而在半導(dǎo)體制造設(shè)備方面位于前列的則是美國、日本和荷蘭的企業(yè),,在筆者的記憶里,,這個領(lǐng)域排名前十的企業(yè)全是這三個國家的,其所占的市場總份額達(dá)到了市場的九成,。

而隨著中美關(guān)系的惡化,,中國企業(yè)從海外采購零部件和芯片制造技術(shù)正面臨越來越多的困難。

而且隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的新計算時代的發(fā)展,,對半導(dǎo)體器件的需求日益增長,,對器件可靠性與性能指標(biāo)的要求也更加嚴(yán)苛。

5.png

以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體開始逐漸受到市場的重視,,國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)升級已經(jīng)開始,。

中國2020年芯片進(jìn)口預(yù)計將連續(xù)第三年保持在3000億美元以上。而根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,,中國芯片自給率2019年僅為30%左右,。 

6.png

或成國產(chǎn)化重要抓手

目前,,第三大半導(dǎo)體材料市場呈現(xiàn)出美日歐玩家領(lǐng)先的格局,,相比之下,中國的第三代半導(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,,這些國家更早地意識到了第三代半導(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性的布局。

近些年來,,中國的對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重視亦已凸顯,,不論是新基建對5G、集成電路的重視,,還是兩期國家大基金的成立,,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,,我國第三代半導(dǎo)體器件市場有著巨大的增長空間,或能成為倒逼上游材料發(fā)展的一大動力,。

7.png

隨著全球通信,、新興的電子科技繼續(xù)發(fā)展,對第三代半導(dǎo)體材料的市場需求必將繼續(xù)增長。盡管其占據(jù)市份不足5%,,但從另一個角度來看,,這亦代表著第三大半導(dǎo)體材料市場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)用市場也將迎來爆發(fā)式增長,,給半導(dǎo)體行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇,。

未來,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,。

8.png

結(jié)尾:

在這樣的大背景下,時值我國第十三個五年計劃臨近尾聲,,第十四個五年計劃的編制工作正在啟動,,我國將國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展寫入下一個5年計劃的規(guī)劃中顯得順理成章。

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展是非常有必要,,國內(nèi)崛起也必將大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,以保證中國的電子信息產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected],。