第三代半导体风口下，爱集微论坛大咖共话本土产业突破

集微网消息（文/思坦），每一次产业变革的背后，都离不开技术与资本的角力，当摩尔定律不再主宰半导体世界，谁将扛起下一代技术革命的重任？第三代半导体材料，或许是其中的一个答案。

第三代半导体产业风起了，这是2020年以来，无论是资本市场亦或是产业内部，逐渐达成的一种共识。以小米等国产手机品牌的氮化镓快充为始，特斯拉主驱引入碳化硅MOSFET为承，再以“十四五规划”为重要节点，第三代半导体产业发展，终于迎来了爆发点。

6月10日，由爱集微主办，上海张江高科协办的《后摩尔时代下第三代半导体的技术趋势》正式举行，来自第三代半导体产业链各环节厂商，电动车、快充、新型新显示厂商，以及产业研究学者，行业分析师等齐聚一堂，为本土第三代半导体产业突破寻找路径。

爱集微创始人兼董事长老杳在开场致辞中表示，“投资越来越多、企业估值越来越高的同时，我们也要认识到，国内第三代半导体产业仍然面临着制造设备、人才短缺等限制，需要产业各方携手实现技术和市场突破。”

老杳开场致辞/集微网

碳中和、新基建红利到来 第三代半导体风起

本次论坛，首先就当前第三代半导体材料遇到的时代性机遇，以及碳化硅、氮化镓两大材料的应用前景，展开了探讨。

CASA秘书长、中国电机工程学会会员于坤山教授在题为《第三代半导体助力能源互联网技术发展》的演讲中表示，第三代半导体是助力社会节能减排并实现“碳中和”目标的重要发展方向。在此背景下，产业正在开启发展加速度，有望成为绿色经济的中流砥柱。

于坤山发表演讲/集微网

从能源互联网中的应用前景来看，与第三代半导体相关的领域有：能源互联网（高压）、微网（中压），用电侧、独立供电系统。其中，车用逆变器和车载充电器、国防军工、轨道交通、基站和数据中心电源、光伏逆变器是最具潜力的应用市场。

仍在如火如荼展开的“新基建”，同样为第三代半导体应用扩容。集微咨询高级分析师陈跃楠在题为《新基建风口下，第三代半导体的发展趋势和投资机遇》中提到，新基建中主要用到氮化镓和碳化硅，主要应用领域包括5G基站、新能源汽车、特高压、轨道交通。

陈跃楠发表演讲/集微网

未来三年，碳化硅材料将成为大功率高频功率半导体器件如IGBT和MOSFET的基础材料，被广泛用于交流电机、变频器、照明电路、牵引传动领域。预计到2022年碳化硅衬底市场规模将达到9.54亿元。

随着5G商用的扩大，现行厂商将进一步由原先4G设备更新至5G基础建设，5G基站的布建密度将更甚4G，而基站内部使用的材料为氮化硅材料，预计到2022年氮化硅衬底市场规模将达到5.67亿元。

具体到碳化硅、氮化镓两大材料，泰科天润半导体科技（北京）有限公司营销副总秋琪认为，缺货浪潮为国产碳化硅器件切入创造机会，到2025年全球碳化硅市场将会增加到60.4亿美元，到2028年市场增长5倍。

氮化镓方面，国立阳明交通大学教授、美国电机电子工程学会会士、美国光学工程学会会士郭浩中在题为《氮化镓在光电领域的应用前景》的演讲中表示，目前第三代半导体材料已经凭借其耐高压、高频等特点得到业界大量采用，在Mini/MicroLED的产业化应用也逐步开启。

郭浩中通过现场连线发表演讲/集微网

近两年，Mini/Micro-LED来成为时下热门话题，主要也得益于三星的“the Wall”系列电视在CES2018上得到了很好展示。但除了电视以外，郭浩中指出，Mini LED在车用和LCD背光模组中受到广泛采用，而Micro LED适合更精密的显示需求，比如Apple Watch、AR/VR应用。他认为，MiniLED技术在AR/VR上拥有更大的优势。

技术难点攻克仍需加速 价格把握渗透率命脉

半导体产业的每一项技术和材料的突破，都将面临重重阻碍。第三代半导体材料犹是。

例如微纳级别的碳化硅芯片制造，秋琪在题为《碳化硅芯片制造为何这么难？》的演讲中比喻这一过程为“在头发丝里面盖房子”，且“巨大数量的房子，都要盖得几乎一模一样”。

秋琪发表演讲/集微网

秋琪指出，在电力电子领域，最大的颠覆性变革就是碳化硅Mos取代硅IGBT，而碳化硅和硅器件在工艺上的典型区别主要在于硬、脆、透明，且作为化合物，缺陷多、需要硅和碳双元素控制，使得其制造难度再次升级。

具体到各环节上，芜湖启迪半导体有限公司研发副总纽应喜在题为《碳化硅材料外延生长技术进展》的演讲中分析认为，在高压领域的碳化硅外延技术上，目前存在的问题主要是：均匀性较差，尤其是掺杂浓度；缺陷比较多，尤其是三角形；少子寿命比较低，约2us。

纽应喜发表演讲/集微网

对此，纽应喜提出建议，在晶体段：优化技术，扩大6英寸产能、降低成本，突破8英寸技术攻关；外延端：8英寸外延生长技术及设备的研制，针对高压领域，突破厚膜外延产业化技术；芯片端：加快高端车规级产品的量产技术。

而在氮化镓相关的Mini/MicroLED商业化方面，郭浩中表示，当前仍面临着LED显示效率低、巨量转移问题，最大挑战依然是饱和度问题，除此之外，Micro LED要实现商业化还需解决成本的问题。

郭浩中援引镎创CEO李允立博士的话称， “2025年MicroLED的价格预计将降至现价的二十分之一，即成本约降9成”。2020-2025年仍会是MicroLED的研发试量产期，还不是量产的时间，这应该与AR/VR应用爆发的时间点接近。届时QD和QNED技术将得到大量采用。

陈跃楠也指出，氮化硅以及碳化硅器件由于技术还不成熟，成本较高，分别只占据了8.7%和4.5%的市场份额。尤其是碳化硅电力电子器件，由于产品供不应求，目前是同规格硅器件的5-10倍左右，按照行业标准，碳化硅、氮化镓电力电子器件价格只有下降到硅产品价格的2-3倍，才能被市场广泛接受，下游市场渗透率才能大幅提升。

海内外技术积累差距明显 本土厂商奋起直追

后摩尔时代的大门正在缓缓敞开，广阔市场近在眼前，但只有有所储备的人才有机会乘风破浪。本土厂商准备好了吗？

对此，爱集微副总兼嘉勤知识产权总经理畅文芬发表了题为《本土厂商第三代半导体的专利布局现状和国际大厂的差距》的演讲，从产业链衬底、外延、器件、模组四大环节专利布局进度来看，本土企业较众多国际大厂仍有较大差距。

畅文芬发表演讲/集微网

科锐、罗姆、英飞凌实现从碳化硅衬底、外延、设计、器件及模块制造的全产业链布局。其中英飞凌于2001年就推出了碳化硅二极管产品。而我国研究开始较晚，自2013年科技部在“863”计划，第三代半导体材料列为重要内容。

从知识产权分布来看，从1993年有专利记载以来，第三代半导体就在世界各地布局，而在中国的布局从2001年开始。专利爆发在2000年-2006年之间，而中国本土厂商虽然起步较晚，但进步明显。

畅文芬综上解读认为，喜的是，专利申请量国内外差距逐渐缩小、国内企业的数量增加迅速、早期专利已过期；忧的是，布局过窄，技术发展的时间过短，沉淀不够，专利价值国内相比国外稍低。

另外陈跃楠指出，国内第三代半导体面临的挑战包括：国内企业相对弱小，抗风险能力较差；应用市场推进缓慢，市场需求可能不及预期。

对此，陈跃楠提出建议：自力更生、引进学习：从反向设计转向正向设计；廉价替代：利用低成本优势，低价抢占市场；提高附加值：引进功能，加强研发，增加功能，和一线客户合作；引领市场：靠近市场，创新产生价值，持续不断研发的积累，全球化竞争。

总结

欲戴其冠，必承其重。广阔的需求蓝海之下，礁石遍布。对于第三代半导体来说，在承担起新一代半导体革命的重任前，眼下必须克服来自核心技术、资金投入等多重困境。

远处风景无限，但仍需脚踏实地。

（校对/小山）