“以第三代半導(dǎo)體為代表的化合物半導(dǎo)體，在全球信息和能源發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是我國重構(gòu)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭格局的重要突破口。”4月9日，2024九峰山論壇暨化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)博覽會在湖北武漢舉行，中國工程院院士、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任干勇在開幕式上致辭時表示。

“重要突破口”意味著巨大的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，以新能源車企和光電龍頭為代表的一批上市公司也爭相重金投入。據(jù)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2023年，第三代半導(dǎo)體功率電子領(lǐng)域融資項(xiàng)目78起，披露金額約440億元，相較于2022年披露的63.2億元大幅增長。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年SiC（碳化硅）相關(guān)投資超過千億元。

“換道超車”機(jī)遇

在以第三代半導(dǎo)體為代表的化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域，我國和相關(guān)發(fā)達(dá)國家處于同一起跑線，有望實(shí)現(xiàn)“換道超車”。干勇介紹，當(dāng)前我國化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，有機(jī)會形成有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)體系。

干勇院士給出了三條理由：一是總體上與國際水平比較接近，在光電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)局部領(lǐng)先，微波射頻本土化發(fā)展良好，功率電子需求拉動產(chǎn)業(yè)鏈能力提升；二是在全產(chǎn)業(yè)鏈無明顯卡點(diǎn)，對尺寸線寬、設(shè)計(jì)復(fù)雜度的要求遠(yuǎn)低于集成電路，能夠在一定程度上擺脫對高精度光刻機(jī)等先進(jìn)加工設(shè)備的依賴；三是國內(nèi)市場將會在相當(dāng)長一段時間內(nèi)保持較高增速，消費(fèi)類電子產(chǎn)品、新能源汽車、5G移動通信、高效智能電網(wǎng)等領(lǐng)域展示出廣闊的、不可替代的應(yīng)用前景，預(yù)計(jì)將形成萬億級規(guī)模的應(yīng)用市場。

國內(nèi)頭部企業(yè)已進(jìn)入國際供應(yīng)鏈及全球TOP供應(yīng)商行列。譬如，在碳化硅襯底環(huán)節(jié)，天科合達(dá)、天岳先進(jìn)在國內(nèi)市場占有率分別達(dá)到17%和15%，并進(jìn)入英飛凌供應(yīng)鏈體系。

第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長吳玲說，在化合物裝備板塊，我國也取得了顯著進(jìn)步。當(dāng)天該聯(lián)盟發(fā)布的《第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2023）》顯示，碳化硅襯底設(shè)備國產(chǎn)化率超過80%，外延設(shè)備國產(chǎn)化接近50%，芯片設(shè)備國產(chǎn)化40%左右，但部分關(guān)鍵設(shè)備仍依賴進(jìn)口。

龍頭爭相布局

最大的增量需求來自新能源汽車產(chǎn)業(yè)。2023年，第三代半導(dǎo)體功率電子器件模塊市場規(guī)模達(dá)到153.2億元，同比增長45%。其中，來自新能源汽車的業(yè)務(wù)占比超過70%。

為保障供應(yīng)鏈安全，提高生產(chǎn)效率，各大車企紛紛加大對化合物的布局。以瞻芯電子為例，在其成立以來的7輪融資中，先后有北汽產(chǎn)業(yè)投資、小米集團(tuán)、廣汽資本、小鵬汽車、上汽投資等一眾產(chǎn)業(yè)資本支持。瞻芯電子是國內(nèi)領(lǐng)先的碳化硅功率半導(dǎo)體和芯片解決方案提供商。再如2023年獲得135億元融資的積塔半導(dǎo)體，此前已與吉利科技集團(tuán)達(dá)成戰(zhàn)略合作。

“在全球產(chǎn)業(yè)重組的背景下，化合物半導(dǎo)體的發(fā)展為我國光電子企業(yè)打開了本土發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步的窗口。”華工科技（000988）黨委書記、董事長馬新強(qiáng)在接受上海證券報(bào)記者采訪時說。

當(dāng)天，華工科技發(fā)布了碳化硅檢測系列新品以及首套國產(chǎn)高端半導(dǎo)體晶圓激光切割系列裝備。華工科技子公司華工激光副總經(jīng)理、精密系統(tǒng)事業(yè)群總經(jīng)理王建剛介紹，公司目前開發(fā)的產(chǎn)品已覆蓋化合物半導(dǎo)體前道和后道制程，包括碳化硅襯底外觀缺陷檢測，晶圓激光標(biāo)刻裝備、晶圓激光退火裝備，晶圓激光表切裝備、晶圓激光隱切裝備，和碳化硅晶圓關(guān)鍵尺寸測量設(shè)備等。

“長飛先進(jìn)半導(dǎo)體在現(xiàn)有年產(chǎn)6萬片碳化硅晶圓產(chǎn)能基礎(chǔ)上，穩(wěn)步推進(jìn)年產(chǎn)36萬片碳化硅晶圓的武漢基地項(xiàng)目建設(shè)。”長飛光纖（601869）總裁、安徽長飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司董事長莊丹介紹。長飛先進(jìn)半導(dǎo)體武漢基地項(xiàng)目總投資200億元，一期投資80億元，已于2023年9月開工，預(yù)計(jì)2025年建成。

產(chǎn)業(yè)體系和生態(tài)亟待完善

吳玲提到，當(dāng)前我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨著一些困難，如核心材料和器件的規(guī)?；a(chǎn)能力亟待突破；開放的、企業(yè)深度有效參與的研發(fā)中試和驗(yàn)證平臺能力有待提升；企業(yè)小、散、弱，低水平同質(zhì)競爭，產(chǎn)業(yè)集中度低，產(chǎn)業(yè)體系和生態(tài)亟待完善等。

“希望打造公共、開放、共享的平臺，與更多合作伙伴共同點(diǎn)亮化合物半導(dǎo)體平臺、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的‘燈塔’。”九峰山實(shí)驗(yàn)室主任丁琪超在接受采訪時表示。九峰山實(shí)驗(yàn)室已在中國光谷建立起先進(jìn)的化合物半導(dǎo)體科研及中試平臺。

一些伙伴已經(jīng)受益。華工科技半導(dǎo)體產(chǎn)品線總監(jiān)黃偉介紹，公司用近四年時間完成了晶圓激光切割裝備的開發(fā)，但下游沒有晶圓廠家敢于輕易嘗試，市場化導(dǎo)入遇到困難，后來借助九峰山實(shí)驗(yàn)室的平臺進(jìn)行了近半年、每天不少于10小時的測試，順利通過中試驗(yàn)證，測試結(jié)果顯示國產(chǎn)設(shè)備在精度和效率上均達(dá)到國際先進(jìn)水平。

“實(shí)驗(yàn)室不僅支撐芯片技術(shù)的研發(fā)，還助力產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)迭代成熟。”丁琪超介紹，目前九峰山實(shí)驗(yàn)室擁有70多家產(chǎn)業(yè)鏈上的合作伙伴，“利用實(shí)驗(yàn)室的科研平臺，他們可以來驗(yàn)證材料、催熟設(shè)備、研發(fā)軟件等，不斷優(yōu)化迭代，最終實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”。

今年2月，全球首片8英寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓在九峰山實(shí)驗(yàn)室下線。據(jù)介紹，該項(xiàng)成果使用8英寸SOI硅光晶圓鍵合8英寸鈮酸鋰晶圓，單片集成光電收發(fā)功能，為目前硅基化合物光電集成最先進(jìn)技術(shù)。