为推动我市第三代半导体产业快发展、尽快形成优势产业集群市委财经办组织中硅高科、麦斯克电子、鸿泰半导体等企业进行了专题研究并赴苏州、杭州、宁波三市开展了专题调研。在此基础上就我市第三代半导体产业发展提出了工作建议现将有关情况报告如下
一、第三代半导体产业基本情况
一半导体产业总体情况。半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的料在集成电路、消电子、通系统、大功率电源转换等领域具有广泛应。年全球半导体市场规模达亿美元同比增长。从应领域来看半导体在集成电路领域市场规模达亿美元约占全球半导体市场规模的；其次分别为光电器件、分立器件、传感器领域市场规模分别为亿美元、亿美元、亿美元占比分别为、、。从主要消区域来看亚太地区约占全球的其中中国约占全球的是全球最大的半导体单个市场；其次分别为美国、欧洲市场分别占全球的、。需要关注的是中国市场仍在高速增长年销售额突破亿美元同比增长。从发展历程来看半导体核心料按照历史进程可以分为以硅、锗为代表的第一代半导体料重点应在集成电路、电子息等领域目前约占总体规模的；以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体料重点应在G时代的大部分通设备以及光电领域目前约占总体规模的；以氮化镓、碳化硅、氧化锌、金刚石等为代表的第三代半导体料主要应在新能源汽车、G通、光伏逆变器等领域近年来呈现高速增长态势目前约占总体规模的。
二第三代半导体料的优势。与前两代半导体料相比第三代半导体料的优势主要体现在个方面一是应场景广阔性能强。第三代半导体采宽禁带料关断时候的漏电电流小导通时候的导通阻抗小且寄生电容远小于硅工艺料。在高温、大功率场景中第三代半导体料芯片的运行可靠性强待机时间长。二是能量转换效率高功率损耗小。以新能源汽车为例相比传统硅芯片如IGBT驱动的电动汽车第三代半导体料芯片如特斯拉Moel使的碳化硅芯片驱动的新能源汽车的能量耗损低倍左右电机控制器的体积减少续航里程能够增至。三是可以承受大的功率和高的电压。第三代半导体料能够大幅提高产品的功率密度适应高功率、高电压、大电流的未来电动车的需要。四是应范围广阔。第三代半导体产业具有学科交叉性强、应领域广、产业关联性大等特点在半导体照明、新一代移动通、智能电网、高速轨道交通、消类电子等领域拥有广阔的应前景是支撑息、能源、交通、国防等产业发展的重点新料。总的来看采第三代半导体料制备的半导体器件不仅能在高的温度下稳定运行还能以较少的电能消耗得高的运行能力能够满足现行G及新能源汽车等最新应的需求正在成为全球半导体产业竞争的新的战略高地。
三第三代半导体产业情况。从产业链条来看。第三代半导体产业链主要包括衬底料的制备、外延层的生长、器件制造以及下游应市场。其中衬底是所有半导体芯片的底层料主要于物理支撑、导热、导电；外延是在衬底料上生长出来的新半导体晶层其中碳化硅基氮化镓被视为第三代半导体未来主流；器件是通过光刻、薄膜沉积、刻蚀等复杂工艺流程在外延片上制作出设计好的结构；下游应市场主要是以新能源汽车、G通讯、光伏发电、消类电子产品等。从国际竞争态势来看。目前国外企业在第三代半导体料端仍然占据显著优势。在碳化硅市场中美国科锐CREE碳化硅衬底市场占有率达到其次为日本的罗姆国内龙头山东天岳、天科合达合计市场占有率不到。在氮化镓市场中日本住友集团为全球第一大氮化镓衬底厂商市场占有率为美国科锐CREE和威讯联合半导体Qorvo紧随其后市场占有率分别为和中国企业在衬底领域仍处于起步阶段。从应场景来看目前碳化硅、氮化镓器件的前三大应领域分别为消类电源、商业电源和新能源汽车占比分别为、和。未来相当长一段时间内随着制备技术进步带来的碳化硅与氮化镓器件成本持续下降以及V汽车电驱系统、高压快充桩、消电子适配器、据中心及通讯基站电源等细分领域市场需求持续增预计第三代半导体产业将会保持高速增长。
四国内第三代半导体产业情况。目前我国第三代半导体产业已经开始从“导入期”向“成长期”过渡初步形成了从料、器件到应的全产业链但在料、晶圆、封装及应等环节的核心关键技术和可靠性、一致性工程化应领域与国际顶尖水平还存在较大差距部分高端产品还是空白高度依赖国际进口。然而第三代半导体属于后摩尔定律概念对制程和设备要求相对不高能够避前两代半导体发展过程中出现的发达国家通过限制光刻机、干法刻蚀机出口而产生的“卡脖子”局面。国内产业界和专家普遍认为在第三代半导体领域是我国摆脱集成电路被动局面现芯片技术赶超和超车的良机。从区域上来看目前国内个省市出台政策支持第三代半导体产业发展在京津冀、长三角、珠三角、成渝等区域已经形成了较为成熟的产业集群。中国半导体行业协会评选的年全国第三代半导体最具竞争力大产业园区长三角地区家分别为苏州工业园、上海临港新片区、无锡国家集成电路设计中心；泛珠三角地区家分别为深圳宝安区第三代半导体IM产业园、厦门高新区；成渝地区家分别为重庆西永电子产业园、成都高新区；京津冀地区家分别为北京顺义区、河北鹿泉经济开发区；中西部地区家即西安高新区。从龙头企业来看。目前国内第三代半导体主要制造商共家主要分布在江苏、广东、北京。碳化硅产业链相关司共家其中上市司家全产业链企业生产设备、衬底、外延、器件有三安集成、中电科所、中电科所等。氮化镓产业链相关司有家其中上市司家全产业链司仅有英诺赛科家。从重大项目投资来看。近年来国内龙头企业发展态势迅猛在下游器件环节个细分领域得关键技术突破已经具备了与国际龙头企业竞争的技术力。比如英诺赛科建成中国首条英寸硅基氮化镓外延与芯片大规模量产生产线截至目前已经现超过亿颗氮化镓芯片的出货量有望在今年现全球出货量第一；山东天岳在半导体绝缘型碳化硅衬底市场出货量国内第一、全球第三。
二、第三代半导体产业的发展趋势
基于第三代半导体产业特点结合调研情况对第三代半导体产业未来发展趋势形成了点判断
一第三代半导体产业发展呈现出明显的应牵引的特点国内市场将会在相当长一段时间内保持较高增速。主要原因有三个方面一是第三代半导体产品在消类电子产品、新能源汽车、G移动通、高效智能电网等领域展示出广阔的、不可替代的应前景预计将形成近十万亿规模的应市场。二是上游衬底产能持续释放且量产技术趋于稳定器件的产线规格尺寸大推动成本大幅下降。三是目前半绝缘衬底、大尺寸碳化硅衬底、氮化镓同质衬底、G通基站氮化镓射频器件、大功率碳化硅MOSFET器件等市场主要由国外厂商占据随着国产企业技术突围进口替代空间广阔。
二第三代半导体是我国在半导体领域现弯道超车的关键赛道将会得国家大力支持。与前两代半导体产业相比第三代半导体对下游制造环节对设备的要求相对较低投资额相对较小能够在一定程度上摆脱对高精度光刻机为代表的先进工设备的依赖是我国在半导体领域现突围的关键赛道。《中国制造》中提出到年第三代半导体在G通、高效能源管理中的国产化率要达到在新能源汽车、消电子中要现规模应在通照明市场渗透率要达到以上。此外“十四五”期间是我国产业升级与“双碳”政策推进的关键阶段第三代半导体料是支撑制造业转型升级的重要保证国家先后出台了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》、《关于促进集成电路产业和软件产业高质量发展企业所得税政策的告》对于集成电路企业给予大力政策扶持。
