第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲：我国第三代半导体产业发展思考

新一轮科技革命与产业变革正在创造历史性机遇。第三代半导体具备高效、高频、耐高压、耐高温等特性，是推动移动通信、新能源汽车、高速列车、智能电网等产业创新发展和基础能力提升的新引擎，是实现“双碳”目标和保障国家产业安全的重要支撑。

虽然面临复杂的外部环境，但多因素促进我国第三代半导体产业逆势上涨。近日，在由第三代半导体产业技术创新战略联盟、中关村半导体照明工程研发及产业联盟主办的“2021第三代半导体创新发展峰会”上，第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲做了题为“我国第三代半导体产业发展思考”的主题报告，深入分享了当前我国第三代半导体产业的发展现状、面临机遇和挑战，并提出对未来产业发展的几点思考与建议。

现状

在“十二五”、“十三五”国家科技计划支持下，我国初步建立了从上游材料（氮化镓、碳化硅等）、中游器件（光电、射频、功率器件等）到下游应用（照明与显示、5G通信、新能源汽车、高速列车、新型电力系统等）的全创新链和产业链，产业从无到有，国产化能力不断提升。

半导体照明自主可控，光电子与微电子深度融合，跨界创新应用有望引领发展。我国是全球最大的半导体照明制造、出口、应用国，2021年产值7773亿元，芯片国产化率超过80%；产业发展从光效驱动转向品质驱动、成本驱动，从蓝光（白光）转向深紫外等更短波长，和绿光、黄光，甚至红光等长波长；从标准结构转向小间距Mini/Micro-LED，开启高度集成半导体信息显示技术新变革。

微波射频领域开始国产替代，部分技术达到国际先进水平。5G通信移动基站用GaN射频器件实现6GHz以下产品小批量供应，2020年国内宏站用氮化镓射频器件国产化率超过20%；预计2023年进入毫米波频段商用，集成功放、低噪放、开关功能，这方面国内目前还不具备产业化能力；6G已启动预研，太赫兹频段进入技术论证和研究阶段，预计2030年实现商用。

电力电子应用虽然需求迫切，但是产业化与国际差距较大。在“双碳”战略带动下，以新能源汽车、高速铁路、新能源为主体的新型电力系统、5G通信和数据中心等为主的应用对碳化硅、氮化镓电力电子器件的需求非常明确，新能源汽车和PD快充未来五年应用市场的年复合增长率将超过50%。 虽然我们进步很快，但距离产品好用、产业化形成规模，技术水平仍落后国外约5年左右。SiC单晶衬底虽已实现4英寸产业化、6英寸小批量供货，部分打破国际垄断，但目前国产化率不到5%，车规级、电网级功率电子材料和器件基本全部依赖进口。

机遇

当前，国内第三代半导体产业迎来战略机遇期，主要体现在以下几方面：一是新型电力系统、高铁、新能源汽车，5G/6G通信、半导体照明及超越照明、工业电机及消费电子市场等市场启动，应用需求驱动技术创新。二是在产业界、学术界多年努力下，国内与国际先进水平差距不大，国际半导体产业和装备巨头还未形成专利、标准和规模的垄断，我国有机会实现超越。三是与集成电路相比，第三代半导体投资门槛不高，对工艺尺寸线宽、设计复杂度、装备精密制造要求相对较低。四是近年来我国的精密加工制造技术和配套能力迅速提升，并且具有一定的基础，具备开发并逐步主导该产业的能力和条件。

挑战

半导体新材料正在重塑全球半导体产业竞争新格局，在产业链、创新链、生态链上都面临挑战。

产业链方面，缺乏产业级的先进材料研发，碳化硅籽晶和单晶生长工艺控制技术与国际有5年左右差距；介质材料、高温高能量等工艺不成熟，芯片制造能力弱、产能不足，良率低、成本高、可靠性差；设计与系统应用的匹配性不够，上下游联动迭代不够，在系统中成本占比低，性能和可靠性要求高，器件进入应用供应链难度大、周期长，产业化能力提升缓慢；国产装备以仿制为主，大部分处于原型样机阶段，技术引领性不足，处于跟跑状态。检测设备基本全部依赖进口，短期内无法国产化替代。

创新链方面，基础研究的应用需求导向不足，缺乏长期可持续、大投入的中早期基金支持；共性关键技术方面，缺乏开放的、体制机制创新的公共研发平台，缺乏材料和装备的中试平台，缺乏有能力满足企业需求的服务平台；产业化技术方面，知识产权和标准体系薄弱，重“科”轻“技”，研产脱节，产业升级转型专业技术门槛高。

生态链方面，产业创新体系和生态不完善。研发分散、投入不够，缺乏稳定持续支持；原始创新和应用创新能力较弱；研发周期长，技术更新快，各层次人才规模不够，高端和战略性人才急缺；面临国际技术禁运和封锁；企业小而散，无序竞争，产业同质化严重、集中度低；财政资金与社会资本脱节，缺乏优惠政策对民间资本的引导，存在政府、市场双失灵现象。

几点思考

吴玲指出，我国第三代半导体产业发展需要思考如何统筹规划，形成发展合力，要大胆探索新型举国体制，建立开放创新、可持续发展平台和利益共享、风险共担、链条打通的创新共同体。未来，联盟将继续推动创新体系和创新生态建设，促进产学研深度融合，加快迭代研发，在推动组织“百城亿芯”示范应用、支撑地方及区域特色产业集群发展、探索科技金融链网模式加快科技金融结合、加强精准深入的国际合作等方面开展工作，携手产业界同仁，凝心聚力、砥砺奋进，共同推动我国第三代半导体产业迈上新台阶、实现新跨越。

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