北京大學沈波：國內外第三代半導體處于產業爆發初期的“搶跑”階段

每經記者 郭榮村    每經編輯 文多    

12月7日，由集邦咨詢主辦的“化合物半導體新應用前瞻分析會”在深圳舉行。北京大學教授、寬禁帶半導體研究中心主任沈波在分析會上表示，國際國內第三代半導體實現了從研發到規模化量產的成功跨越，正處于產業爆發初期的“搶跑”階段。

他認為，第三代半導體材料和芯片在我國新基建等領域發揮著重要作用，產業進入快速發展期。但跟國外相比，依然存在不少短板和挑戰。

第三代半導體技術和產業蓬勃發展

第三代半導體在國外一般稱為寬禁帶半導體，以氮化鎵和碳化硅半導體材料為主。而我們日常所說的芯片，大多是第一代半導體，制作芯片的晶圓是硅材料。第一代、第二代和第三代半導體并不是替代關系，主要是根據技術和產業發展的時間順序形成的說法。它們各自在特定領域發揮著作用，目前硅基半導體和集成電路產業依然是主體。只是隨著技術和產業的發展，第三代半導體的應用領域越來越廣，在一些特定應用場景上，比第一代和第二代半導體更有優勢。

沈波說，第三代半導體主要有三大應用領域：分別是光電子、射頻電子和功率電子。在這些領域，它有非常好或獨到的性能。

他表示，我國提出的新基建七大方向，都與第三代半導體材料和芯片有非常密切的關系，如5G基站、新能源汽車的驅動和充電樁、特高壓電網、軌道交通等等，均跟第三代半導體密切相關。

沈波從國際和國內兩個維度分析了第三代半導體的發展現狀：

從國際上看，第三代半導體正處于產業爆發初期的“搶跑”階段，主要表現在：第一，第三代半導體材料和芯片已成為軍用和民用領域必不可少的戰略物資，美日歐等發達國家和地區正在加速搶占全球第三代半導體技術至高點和市場份額；第二，隨著第三代半導體材料、芯片、裝備等從研發階段發展到規模化量產階段，全球資本正在加速進入；第三，國際上第三代半導體產業正在通過上下游企業的深度融合提升競爭力，企業并購頻發，產業鏈整合趨勢明顯。

從國內看，去年我國第三代半導體產業整體產值達到7000多億元，其中主要是半導體照明的產值（屬于光電子領域，記者注），第三代半導體功率電子和射頻電子總產值還只有100多億元。不過沈波也提到，去年半導體功率電子和射頻電子市場快速啟動，增長速度均超過50%，技術的快速進步和國家“十四五”期間的“新基建”計劃將帶動第三代半導體產業進入快速增長期。

面臨三大挑戰

沈波也談到了國內外第三代半導體之間的差距。

他說，我們和國際上差距比較大，又很重要的領域之一是碳化硅功率電子芯片。這一塊國際上已經完成了多次迭代，雖然8英寸技術還沒投入量產，但是6英寸已經是主流技術，二極管已經發展到了第五代，三極管也發展到了第三代，IGBT也已進入產業導入前期。另外車規級的碳化硅MOSFET模塊在意法半導體率先通過以后，包括羅姆、英飛凌、科銳等國際巨頭也已通過認證，國際上車規級的碳化硅芯片正逐漸走向規模化生產和應用。反觀國內，目前真正量產的主要還是碳化硅二極管，工業級MOSFET模塊估計到明年才能實現規模量產，車規級碳化硅模塊要等待更長時間才能量產。

在談到我國第三代半導體技術和產業面臨的問題和挑戰時，他列舉了三個方面：一是國際風云變換，逆全球化趨勢明顯，我國面臨技術和產品禁運的高技術領域正被不斷擴大，第三代半導體領域的“卡脖子”問題亟待解決，相關產業鏈安全存在風險；二是在國際上已經進入產業化快速發展階段的大背景下，我國第三代半導體核心材料、芯片和裝備的產業化能力亟待加強和突破；三是我國第三代半導體領域的人才，特別是上游材料、芯片領域的高端人才非常緊缺，市場上搶人大戰愈演愈烈，急需國家采取措施盡快培養。

封面圖片來源：攝圖網-401116818