劉超

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)從半導(dǎo)體材料到器件再延伸至模塊，始終沒(méi)能邁進(jìn)世界先進(jìn)行列。從硅、鍺第1代半導(dǎo)體到砷化鎵、磷化銦第2代半導(dǎo)體，我國(guó)已經(jīng)在制造和工藝技術(shù)上落后2個(gè)代差，核心技術(shù)和設(shè)備受制于人。而被行業(yè)寄予厚望的以碳化硅和氮化鎵為代表的第3代半導(dǎo)體材料和應(yīng)用，在產(chǎn)業(yè)化的道路上依然步履蹣跚，遇到許多“卡脖子”的問(wèn)題。究其原因?yàn)楹危俊翱ú弊印本烤埂翱ā痹谀膬?？我?guó)第3代半導(dǎo)體材料及器件能否完全走上“領(lǐng)跑”的道路？

針對(duì)上述問(wèn)題，第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的專家們有話說(shuō)。

吳玲：構(gòu)建協(xié)同發(fā)展的第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系

第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)吳玲在接受本刊采訪時(shí)表示，目前，我國(guó)第3代半導(dǎo)體材料的發(fā)展遇到了許多突出問(wèn)題，總結(jié)為：能否用得上？用得起？用得好？這3個(gè)問(wèn)題，都尚未解決。

用得上，是說(shuō)我們能不能做出有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的材料、器件和模塊；用得起，是指和其它的材料相比，第3代半導(dǎo)體材料和器件有優(yōu)良的性價(jià)比，真正受到應(yīng)用端和客戶的歡迎；用得好，是指在應(yīng)用市場(chǎng)還沒(méi)有完全打開的情況下，材料和器件的性能、質(zhì)量和可靠性是不是最能符合各種細(xì)分市場(chǎng)應(yīng)用端的要求，尤其器件是否能滿足新應(yīng)用系統(tǒng)拓普結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需求。解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵在于上下游的協(xié)同發(fā)展。因此，資源的有效整合非常重要，具體表現(xiàn)為2方面。

一是，我國(guó)需要建立針對(duì)第3代半導(dǎo)體的協(xié)同創(chuàng)新體系，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板。這個(gè)體系應(yīng)該包括研發(fā)平臺(tái)（研發(fā)、中試）、測(cè)試平臺(tái)（檢測(cè)）、服務(wù)平臺(tái)（成果轉(zhuǎn)化和企業(yè)孵化）、金融平臺(tái)（種子、天使、VC、產(chǎn)業(yè)基金）等，能夠把產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的體系和可持續(xù)發(fā)展的能力建立起來(lái)，構(gòu)建安全的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。而補(bǔ)足短板，在于首先要實(shí)現(xiàn)材料技術(shù)的突破，為市場(chǎng)提供性能好、價(jià)格合理的單晶襯底、外延等材料。另外就是要解決核心裝備國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題。只有這樣才能做到第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的完全自主、可控。

目前，第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡(jiǎn)稱“聯(lián)盟”）正在圍繞第3代半導(dǎo)體的產(chǎn)、學(xué)、研和上、下游構(gòu)建創(chuàng)新鏈、資本鏈、政策鏈，以期能夠打開協(xié)同創(chuàng)新的局面。與現(xiàn)在成熟的LED照明產(chǎn)業(yè)相比，第3代半導(dǎo)體技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化的難度更大，市場(chǎng)又對(duì)其不斷提出更多的高要求。聯(lián)盟正在完善和構(gòu)建第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，能更加有利于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，支撐鏈條上各個(gè)階段的創(chuàng)新要素的有效配置和整合。

二是，實(shí)現(xiàn)第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“換道超車”，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈2030年達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，核心技術(shù)與專利的突破至關(guān)重要。通過(guò)“聯(lián)盟+研究院”模式，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈上的領(lǐng)先企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，形成利益共同體、共建機(jī)制體制創(chuàng)新的研發(fā)和開放的中試平臺(tái)。原因有：①第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、應(yīng)用覆蓋面廣，現(xiàn)階段沒(méi)有單一企業(yè)有能力獨(dú)自完成，需要抱團(tuán)發(fā)展；②該平臺(tái)有放大國(guó)家投入的能力（通過(guò)項(xiàng)目、平臺(tái)、基地、基金聯(lián)動(dòng)）；③貫穿整個(gè)鏈條的、開放的平臺(tái)更容易吸引國(guó)際化一流人才；④該平臺(tái)與企業(yè)不形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，以服務(wù)企業(yè)為宗旨，支撐企業(yè)成為創(chuàng)新主體。

目前，由我國(guó)發(fā)起的全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，高速鐵路、新能源發(fā)電、新能源汽車、超越照明、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)都將率先成為第3代半導(dǎo)體的主要應(yīng)用領(lǐng)域。我國(guó)有機(jī)會(huì)成為這些新興產(chǎn)業(yè)的主要?jiǎng)?chuàng)造者、最大供應(yīng)商，同時(shí)也是最大的市場(chǎng)和用戶。

于坤山：產(chǎn)業(yè)要受得住質(zhì)疑，企業(yè)要坐得了“冷板凳”

到目前為止，國(guó)內(nèi)外普遍看好第3代半導(dǎo)體應(yīng)用和市場(chǎng)的未來(lái)前景。但是，3年前并不是這樣，多數(shù)人還是持懷疑的態(tài)度，在觀望。這種質(zhì)疑可以理解，任何新興產(chǎn)業(yè)，在其發(fā)展的初期都得承受這種質(zhì)疑，第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也不例外。第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡(jiǎn)稱“聯(lián)盟”）秘書長(zhǎng)于坤山說(shuō)。

現(xiàn)在，制約我國(guó)第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素是材料和裝備。一個(gè)國(guó)家的工業(yè)基礎(chǔ)是不是好，最終就看核心材料的自主研發(fā)及生產(chǎn)水平有多高，配套的裝備能不能跟得上。美國(guó)、日本和德國(guó)控制了世界上大多數(shù)的材料和裝備的核心技術(shù)和市場(chǎng)，中國(guó)要想趕超，需要吸引一大批潛得下心、沉得住氣、坐得了冷板凳的人才，并在材料和裝備的基礎(chǔ)研發(fā)方面進(jìn)行長(zhǎng)期的投入。

從聯(lián)盟的角度，通過(guò)分析第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，做好產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)、整合國(guó)內(nèi)外資源、優(yōu)化布局。目前，在聯(lián)盟的推動(dòng)下，已經(jīng)啟動(dòng)北京中關(guān)村順義園第3代半導(dǎo)體創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)。該基地將建成碳化硅和氮化鎵中試線、封裝中試線、測(cè)試實(shí)驗(yàn)室等核心平臺(tái)。在產(chǎn)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略、項(xiàng)目組織與示范、專利與標(biāo)準(zhǔn)、成果轉(zhuǎn)化、人才培育、基地建設(shè)等方面先行先試。以此為契機(jī)，吸納全球優(yōu)勢(shì)資源，完善產(chǎn)業(yè)鏈，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

邱宇峰：在全球能源互聯(lián)網(wǎng)深度融合背景下要提前謀篇布局

國(guó)家電網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)網(wǎng)”）全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院副院長(zhǎng)邱宇峰說(shuō)，作為應(yīng)用端，電網(wǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的需求量很大，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)對(duì)半導(dǎo)體器件的需求會(huì)不斷加大，技術(shù)要求也會(huì)不斷提高。全球能源互聯(lián)網(wǎng)的提出，對(duì)電網(wǎng)提出了更高的要求，功率器件要能承受更高的電壓，電壓越高、串聯(lián)數(shù)越少，可靠性越高；更大的電流，電流越大，整機(jī)容量也就越大；更小的體積，減少土地使用面積和設(shè)備數(shù)量，從而降低電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本。但是，目前在電網(wǎng)中使用的半導(dǎo)體器件和模塊都是傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體，隨著硅基材料性能極限將至，電網(wǎng)也將面臨設(shè)備的大量更換和升級(jí)，所以要做好提前布局和規(guī)劃，必須提前找好出路。

第3代半導(dǎo)體器件，則為電網(wǎng)提供了一個(gè)最優(yōu)的選擇，碳化硅基半導(dǎo)體可以滿足未來(lái)電網(wǎng)的重大需求。從發(fā)展趨勢(shì)上看，未來(lái)的電網(wǎng)將會(huì)“半導(dǎo)體化”，電網(wǎng)對(duì)半導(dǎo)體的依賴程度將會(huì)更高。對(duì)第3代半導(dǎo)體器件，國(guó)網(wǎng)首先考慮使用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，購(gòu)買國(guó)外器件不僅價(jià)格高昂，而且風(fēng)險(xiǎn)也很高。

電網(wǎng)是目前國(guó)內(nèi)對(duì)第3代半導(dǎo)體最有需求和最大的市場(chǎng)，也是最著急的應(yīng)用端。但是，目前國(guó)內(nèi)第3代半導(dǎo)體從材料到器件和模塊的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題沒(méi)有解決，嚴(yán)重制約著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。第3代半導(dǎo)體的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，歸根到底是沒(méi)有形成可以把整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈貫穿的核心企業(yè)。所以，國(guó)網(wǎng)根據(jù)未來(lái)電網(wǎng)的技術(shù)需求將產(chǎn)業(yè)鏈向前延伸，重點(diǎn)在碳化硅電力電子芯片設(shè)計(jì)、器件封裝、失效分析、試驗(yàn)測(cè)試以及應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)開展深化研究，掌握離子注入、成形、歐姆接觸和表面鈍化等核心技術(shù)，開發(fā)出碳化硅二極管與硅基IGBT混合模塊以及碳化硅基電力電子器件。這樣做的目的就是要把材料企業(yè)吸納進(jìn)來(lái)，更緊密地銜接到電網(wǎng)的器件需求上。

楊建：做好半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)應(yīng)讓材料和應(yīng)用迭代發(fā)展

北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“天科合達(dá)”）總裁楊建向本刊介紹，造成國(guó)內(nèi)材料和器件國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度緩慢的原因主要有2個(gè)。

一是國(guó)外對(duì)材料和器件的研究投入比國(guó)內(nèi)早近20年，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，第3代半導(dǎo)體材料被國(guó)外巨頭壟斷。由于貿(mào)易壁壘及技術(shù)保護(hù)等原因，國(guó)內(nèi)很難購(gòu)買到代表國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的襯底，直接影響國(guó)內(nèi)器件研發(fā)速度。

二是國(guó)內(nèi)器件企業(yè)的研發(fā)建立在國(guó)外襯底的基礎(chǔ)上。國(guó)產(chǎn)襯底企業(yè)初期難以得到國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈下游器件企業(yè)的通力支持，由于得不到下游用戶的及時(shí)反饋，就會(huì)影響材料質(zhì)量提升速度。

目前，天科合達(dá)一方面專注于不斷提升材料的性能和品質(zhì)；另一方面，也在與下游外延企業(yè)和器件企業(yè)加強(qiáng)合作，希望得到更多的來(lái)自下游需求側(cè)反饋的產(chǎn)品信息。根據(jù)這些反饋信息，進(jìn)行針對(duì)性研發(fā)，從而快速完善產(chǎn)品質(zhì)量。另外，天科合達(dá)利用自身技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)迅速縮短6英寸產(chǎn)品與國(guó)外的差距，優(yōu)先滿足國(guó)內(nèi)下游企業(yè)的需求。

楊永江：材料技術(shù)的發(fā)展需要國(guó)內(nèi)原材料和裝備的跟進(jìn)

北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司總經(jīng)理?xiàng)钣澜J(rèn)為，制約第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心要素，并不是做材料和器件的人不努力，越到這個(gè)時(shí)候才越能體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的協(xié)同發(fā)展能力和工業(yè)基礎(chǔ)水平。要解決材料和器件的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，就需要多方的協(xié)同合作。

一是我國(guó)雖然在材料方面的研究起步比較早，但是對(duì)材料的應(yīng)用研究起步比較晚。材料不應(yīng)用就發(fā)現(xiàn)不了材料的一些隱性缺憾，進(jìn)而無(wú)法通過(guò)需求牽引來(lái)解決材料存在的更深層次問(wèn)題，材料企業(yè)也就無(wú)法知道自己的產(chǎn)品究竟達(dá)到一個(gè)什么樣的水平。這需要國(guó)內(nèi)的材料企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)共同合作，暴露出來(lái)的問(wèn)題才能得以解決。

二是碳化硅材料和器件研究所采用的檢測(cè)儀器幾乎要依賴進(jìn)口，且價(jià)格昂貴。特別是對(duì)碳化硅材料的一些微觀特性的分析設(shè)備動(dòng)輒幾百萬(wàn)，并且需要的檢測(cè)數(shù)據(jù)有很多，需要購(gòu)買大量的檢測(cè)儀器和設(shè)備，許多企業(yè)根本無(wú)法承擔(dān)昂貴的設(shè)備成本。而目前，國(guó)內(nèi)碳化硅晶體材料與國(guó)外的主要差距就體現(xiàn)在微觀特性方面，這些微觀問(wèn)題不解決，將嚴(yán)重影響碳化硅晶體材料的質(zhì)量和性能。對(duì)材料的微觀特性檢測(cè)，需要材料企業(yè)與國(guó)內(nèi)有更多的開放式檢測(cè)平臺(tái)的合作，而目前國(guó)內(nèi)的檢測(cè)平臺(tái)開放程度不高。

三是目前國(guó)內(nèi)無(wú)法生產(chǎn)作為碳化硅基體材料的高純度碳粉，全部需要進(jìn)口。不僅如此，碳化硅生長(zhǎng)設(shè)備中的石墨坩堝也需要進(jìn)口。國(guó)產(chǎn)的碳化硅生長(zhǎng)爐，性能與國(guó)外存在較大差距，很大程度上影響了產(chǎn)品的成品率。配套設(shè)備的開發(fā)不足和滯后，也是影響第3代半導(dǎo)體材料和器件國(guó)產(chǎn)化的重要因素之一。

編后：第3代半導(dǎo)體在2017年已進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)期，將深刻改變?nèi)虬雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局。市場(chǎng)方面，國(guó)際上電源、通信、光伏逆變器、充電樁等領(lǐng)域已開始采用第3代半導(dǎo)體電子及功能器件；產(chǎn)業(yè)方面，國(guó)際上近10家企業(yè)已有商業(yè)化產(chǎn)品，英飛凌量產(chǎn)器件2017年將大規(guī)模推出。因此，我國(guó)發(fā)展第3代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用刻不容緩，解決國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題迫在眉睫。此刻，已經(jīng)到了國(guó)內(nèi)第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)集中一點(diǎn)，共同進(jìn)退的時(shí)候。這場(chǎng)決定未來(lái)世界半導(dǎo)體格局的戰(zhàn)役，產(chǎn)業(yè)界準(zhǔn)備好了嗎？