美歐日中在第三代半導體發展上「四足鼎立」

本報記者 劉慧

2022年7月底，美國和日本宣佈成立下一代半導體研究中心，將研究開發2納米芯片技術。日本經濟產業大臣萩生田光一表示，「半導體研究中心將對志同道合的國家開放。」半導體行業「一石激起千層浪」。

當前，第三代半導體產業發展得如火如荼，在現代工業、通信等領域都有巨大的應用前景。蘇州、長沙、合肥、南昌等地都在佈局半導體產業園，希望提高在全球的競爭力。接受中國經濟時報記者採訪的人士表示，全球範圍內，美國、歐洲、日本、中國在第三代半導體發展上處於「四足鼎立」狀態。

第三代半導體技術加速進步

第三代半導體材料，又稱寬禁帶半導體材料，發展較為成熟的是碳化硅和氮化鎵材料。除了新能源汽車，碳化硅和氮化鎵功率器件在工業控制、電力、軌道交通、消費電子等方面有廣泛應用。

美日歐爲了搶佔第三代半導體技術的戰略制高點，從2000年就開始通過國家級創新中心、聯合研發等形式，實現了第三代半導體技術的加速進步。第三代半導體的市場需求也持續攀升，在全球範圍掀起投資熱潮。

以全球第三代半導體產業的龍頭企業為例，美國Cr ee繼續深化在SiC晶圓和射頻器件領域的優勢，2019年投資10億美元用來擴大SiC產能，包括整合一座8英寸晶圓廠和一座SiC材料工廠，並收購英飛凌射頻功率事業部。英飛凌出售射頻功率業務后，專注在汽車和功率半導體市場，2018年收購SiC企業Sil? t ectr a，2019年以90億歐元併購賽普拉斯半導體，通過合併，英飛凌將成為第一大汽車芯片供應商。

2020年意法半導體與臺積電達成合作，加速氮化鎵製程技術開發，將分立式與集成式氮化鎵元件導入市場。2021年，美國雷神公司與世界第三大晶圓代工廠格芯簽約，合作開發新型硅基氮化鎵半導體，為5G和6G移動和無線基礎設施帶來更先進的射頻性能。

中國第三代半導體產業鏈比較完整

中國2004年開始部署對第三代半導體的研究。2015年，中國科學院物理研究所陳小龍團隊與天科合達合作，研製出6英寸碳化硅晶片，2020年實現6英寸晶片規模化生產和銷售。2020年天科合達啟動8英寸晶片研發工作。而美國Cr ee在2019年已投資建設8英寸晶片產線。從2英寸、4英寸到6英寸SiC單晶襯底，陳小龍團隊通過10多年的自主研發，使國內SiC晶圓與國外的技術差距逐步縮小。

蘇州納維科技有限公司在2010年研製出第一片2英寸氮化鎵晶片，2015年實現量產。2016年美國加州大學研究組在《應用物理》雜誌上評價國際上2英寸氮化鎵單晶產品質量，蘇州納維的2英寸氮化鎵名列第一。

蘇州晶湛半導體有限公司2014年發佈8英寸硅基GaN外延片。2017年，英諾賽科（珠海）科技有限公司的8英寸硅基氮化鎵生產線通線投產，成為國內首條實現量產的8英寸硅基氮化鎵生產線。同年，杭州士蘭微電子股份有限公司打通6英寸硅基氮化鎵功率器件中試線。聚能晶源（青島）半導體材料有限公司2018年研製出達到全球領先水平的8英寸硅基GaN外延片。

蘇州工業園負責人對本報記者表示，全球範圍內，美國、歐洲、日本、中國在第三代半導體發展上處於「四足鼎立」狀態。歐洲的第三代半導體企業主要集中在應用端，日本在第三代半導體晶圓製造上有深厚的積累。中國第三代半導體的產業鏈比較完整，誕生了一批材料（天岳、晶湛、納維、瀚天天成）、製造（中電科、士蘭微、積塔）、器件模組（斯達、三安、悉智）公司。國內第三代半導體重點企業集中在長三角、珠三角、閩三角、京津冀、中西部地區。京津冀地區以高校、科研院所為主體，研發實力較強，基礎研究居多。長三角地區以材料、晶圓製造、封裝、器件為主，是全國第三代半導體產業鏈最為完整的區域。珠三角及閩三角地區以LED照明和新型顯示為主，形成了產業特色。中西部地區以航空航天和國防軍工需求為主體。

第三代半導體產業集羣多點開花

據第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CA? SA）統計，2019年，中國SiC、GaN電力電子和微波射頻產值超過60億元。2019年中國GaN微波射頻產值規模近38億元，相比SiC、GaN電力電子器件，其產值更高。

記者查閲資料發現，中國SiC、GaN電力電子器件主要應用於新能源汽車、消費類電源和工商業電源應用。在消費電子方面，GaN快充電源作為新應用帶來較大的市場，小米、OPPO、華為等手機廠商相繼推出GaN快充。在新能源汽車方面，比亞迪、吉利、一汽集團、江淮汽車、長城汽車等車企都在新能源汽車中採用SiC。SiC電力電子器件正加速進軍軌道交通領域。GaN射頻器件主要應用在軍工雷達和5G基站，華為、諾基亞、中興的多數5G基站已採用GaN的PA器件。

2020年，中鴻新晶第三代半導體產業集羣項目簽約落地，投資總額為111億元，計劃3年內完成第三代半導體產業集羣初步建設。三安光電宣佈，在長沙投資建設第三代半導體研發及產業化項目，投資總額160億元。露笑科技宣佈，在合肥投資建設第三代功率半導體（碳化硅）產業園，投資總規模預計100億元。江西康佳半導體高科技產業園落户南昌，總投資300億元。蘇州工業園有世界級的大科學裝置——納米真空互聯實驗站，還有微納製造中試平臺，按照芯片代工廠標準打造。蘇州納米城將引進第三代半導體高端項目，打造第三代半導體產業創新集羣。