第三代半导体产业现状及发展战略——杨富华演讲

2022世界5G大会即将于8月10日-12日在黑龙江哈尔滨启幕。在今日举行的“半导体材料产业创新研讨会”上，第三代半导体产业技术创新战略联盟副理事长兼秘书长杨富华发表了主题为《第三代半导体产业现状及发展战略》的演讲。

半导体产业是新的地缘政治下全球竞争焦点，是国家高技术实力、经济安全、国防能力、国际竞争力的主要标志。也是美国对中国科技全面打压的重点，面临着技术封锁和贸易禁令升级，全球进入“芯片荒”。美日政府对此加大投入，完善全产业链布局和供应链的控制权。

杨富华认为，半导体产业的高质量的发展需要部署决战未来，关系全局、影响深远、是战略必争的高技术领域，需要认清差距、防范风险，保障全链条产业安全。

目前，半导体新材料正在重塑全球半导体产业竞争新格局。新材料驱动着半导体发展新战略。一方面超越摩尔技术，抢占制高点。比如功率电子、射频电子、光电子材料等领域达到国际先进水平，面向重大需求实现信息、能源、交通、国防等领域的自主保障。另一方面，在后摩尔技术，超前布局，发展出数种国际领先的低维和量子材料。目前，我国已经形成了在部分领域对美国的技术优势和产业制衡。

然而，当前全球面临“芯片荒”，比如汽车半导体、手机芯片等一片难求，美国、欧盟、日本都加大投入，龙头企业不断完善全产业链布局，以提高未来在全球半导体产业的话语权和供应链的控制权。全球第三代半导体仍然由美欧日企业主导，美国等发达国家通过设立国家级创新中心、产业联盟等形式，引领、加速并抢占全球第三代半导体市场。龙头企业不断完善全产业链布局，通过对上下游企业并购和深度合作，提升竞争力，形成产业链整合趋势。

近年来，我国技术实力提升，市场快速启动，产业链初步形成。数据显示，2021年我国第三代半导体产值为7900亿元，具备了全创新链的研发能力，初步形成了从材料、器件到应用的全产业链。但杨富华指出，整体竞争力不强，特别是核心材料和关键装备成为瓶颈，未来5年市场增速超过40%，新能源企业、5G通信等领域启动规模应用。

整体来看，主要是应用需求驱动产业链各环节快速发展。2021年我国第三代半导体产业电力电子和射频电子两个领域实现总产值达到127亿元，较2020年增长20.4%。SiC、GaN电力电子产值规模达到58亿元，同比增长29.6%。GaN微波射频产值达到69亿元，同比增长13.5%。

我国半导体产业机遇与挑战并存

目前，我国第三代半导体产业迎来战略机遇期。全球最大市场已经启动(新型电力系统、高铁、新能源企业、5G/6G通信、半导体照明以及超越照明、工业电机及消费电子市场等)，应用需求驱动技术创新。同时，具备20年技术储备，单项冠军(黄绿光LED)，但国际半导体产业和装备巨头还未形成专利，标准和规模的垄断，与国家先进水平差距不大，有机会实现超越。

此外，与集成电路相比，投资门槛不高，对工艺尺寸线宽、设计复杂度、装备精密制造要求相对低。最为重要的是，中国精密加工制造技术和配套能力的迅速进步，特别是有01、02专项的技术，具备开发并逐步主导该产业的能力和条件。

然而，在杨富华看来，我国半导体产业还面临五点挑战：一是材料瓶颈。缺乏产业级和规模的先进材料研发，碳化硅籽晶和单晶生长工艺控制技术和国家有5年左右的差距。二是芯片代差。介质材料、高温高能量等工艺不成熟，芯片制造能力弱，产能不足，良率低，成本高，可靠性差。三是应用迭代不足。芯片设计与应用的匹配性不够，上下游联动迭代不够，在系统中成本占比低，性能和可靠性要求高，国产进入应用供应链难度大、周期厂、产业化能力提升慢。四是装备进口，国产装备以仿制为主，原型样机阶段，技术引领性不足，仍处于跟跑状态，检测设备基本全部依赖进口。五是人才紧缺，各层次人才规模不够，高端和战略性人才紧缺，面临国际技术禁运和封锁。

他表示，在“十四五”国际科技计划下，统筹规划，最终形成发展合力。国家重要研发计划指出，以宽禁带半导体为主，主要布局眼前卡脖子问题，解决核心产品的进口替代。2030重大项目中指出，以新材料驱动半导体发展新战略、超前布局，抢占未来制高点，构建全球半导体产业竞争新格局。围绕国家第三代半导体技术创新中心建设任务，科技创新2030重点新材料专项，示范工程推广，协同部署研发链、产业链和资本链。

杨富华透露，我国第三代半导体产业的发展目标是——十年全链条进入世界先进行列。2025年解决燃眉之急，其中5G高频毫米波频段电子期间国产化率达到80%;实现功率电子材料和器件在高铁、新能源汽车、智能电网等规模应用;实现光健康、光生物、通信显示等领域国际创新引领。以及，发展初数种国际先进水平的地维和量子材料。

预计在2030年形成发展优势。建立自主知识产权的半导体新材料技术和人才保障体系，功率电子、射频电子、光电子材料等领域达到国际先进水平，发展出数种国际领先的低维与量子材料，实现信息、能源、交通、国防等领域的自主保障，形成对美国的技术优势和产业制衡;引领远海风电等国际特高压输变电技术原始创新，国产化率达到70%。实现高铁、新能源汽车用功率半导体自主可控，国产化率达到70%。抢占6G通信制高点，领先美国进入太赫兹万物智联时代;高端原材料和核心装备国产化率80%。产业链核心环节形成5家世界级龙头企业，全产业链进入世界先进行列新增产值超2000亿，带动产值5.7万亿，年节电1.5万亿度，减少碳排放11.8亿吨。

在演讲最后，杨富华介绍了我国半导体整体发展愿景——建立协同创新的产业体系和生态。一是建立目标明确、权责清晰、体系化任务型的产学研创新联合体，加快迭代研发，打通产业链条，实现核心关键产品国产替代，推动产业整体达到国际先进水平。

二是建设开放、高水平的专业化国家级平台，加强基础材料、设计、工艺、装备、封测、标准等国家体系化能力建设。

三是探索构建科技金融网链，下游反哺上游方式带动杜会资本，探索平台+孵化器+基金+基地以及大中小企业融通发展的合作新模式。四是加强精准的国际与区域合作，推进政府间合作框架下的项目合作与平台建设，开展常态化海外项目输送与技术转移。

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