电子发烧友网报道（文/程文智）在目前的中美贸易摩擦下，电子产业首当其冲，特别是芯片产业，据业内人士透露，现在跟美国的公司交易，周期一般都特别长，而且基本都需要提前付款和面临各种各样的审查。如果是跟华为有交易的话，还要求来自美国的技术不能超过25%。这迫使国内很多企业不得不考虑国内的供应链企业提供的产品。
在半导体行业方面，根据2018年的统计数据，美国在全球半导体市场占有的份额为48%、韩国为24%、中国除去外资企业的市场份额的话，仅占3%左右的市场份额，当然这两年这个比例可能有所提升。
即便美国已经占了如此多的市场份额，美国国防部在今年上半年，还调整了其12个重点发展的关键技术顺序，将微电子技术和5G军事技术调整到了前两位。在2019年的时候超高速、飞行器、生物技术排在前几位。
西安电子 科技 大学微电子学院副院长、宽禁带半导体国家工程研究中心马晓华在最近的一个论坛上分析称，半导体芯片的博弈是如此的激烈，主要原因是 一个技术密集型的企业，不管从材料、制造以及装备，甚至包括它的管理和运营都是非常专业的一个体系，基本上涵盖了所有技术，走在最先进的前沿。
根据整个集成电路发展规律，半导体进行已经进入了5纳米的技术节点，从常规的二维的器件向三维器件发展。技术节点的发展，带来了一个很大的挑战，就是整个加工的能力逐渐集中到极少数的企业。
对于美国来说，这几年他最大的一个优势是大量的研发投入，去年整个半导体收入有2260多亿美元，有17%的研发投入。正是因为美国的高投入，使得它能在半导体领域长期处于领导地位。不过这几年来，中国也开始加大了半导体基础方面的投入，这也是我们目前发展迅速的一个主要原因。
集成电路芯片技术发展趋势，除了常规的硅基，沿着制程不断缩小，实际上还有几个方面的发展趋势，从材料、器件和功能方面的高度融合，包括提供MEMS技术以及新型材料石墨烯的技术、光电以及通信一体化的芯片技术，甚至包括生物、传感、有源无源、功率射频如何融入一体的发展。所以未来的发展除了沿着摩尔定律制程的缩小以外，还有就是多功能的发展，以及个性化从新材料重新发展的体系。
在材料方面，除了硅基，第三代宽禁带半导体是这几年的热门技术，我国除了在硅基方面进行追赶外，在第三代半导体方面也做了很多投入，有了不少的创新研究。
其实，宽禁带半导体，经过LED照明和Micro LED的技术发展，它的市场已经比较成熟了，现在宽禁带半导体产业的产能已经有了很大的提升，成本也在逐渐下降。因此，宽禁带半导体在的电子器件，包括射频功率器件、 汽车 雷达、卫星通信，以及5G基站和雷达预警等应用领域开始得到应用。在电力电子方面，尤其是电动 汽车 应用领域，充电桩和手机充电器将是很大的一块市场。新能源 汽车 方面，特斯拉已经将碳化硅器件应用在了Model 3上，后续可能会有更多的 汽车 厂商跟进。
在未来的发展，包括未来6G通信，未来定义的业务它的频段更高，通信的速率更高，这一块未来主体的材料，硅基器件的性能已经不能满足要求，这对氮化镓器件的发展提供了更大的动力。
据马晓华介绍，西安电子 科技 大学在2000年初就开始了基于第三代半导体方面的研究。目前他们主要基于两个平台：一是宽禁带半导体器件与集成电路国家工程研究中心；二是两个国家级的重点实验室。
“我们在早期围绕着第三代半导体材料生长设备以及它解决材料生长过程中的一些关键技术问题，包括我们器件的设计、最终的应用和它的可靠性分析，整个实验室是一个非常完整的第三代半导体，材料和芯片研究的体系。目前我们实际上具备了整个小批量，可以实现大功率，或者毫米波芯片的设计和制造能力。”马晓华表示。
目前，他们主要的研发包括 面向高质量外延片的生产，包括基于碳化硅，大储存的硅寸，以及我们先进的氮化镓器件制造工艺，基于5G基站用的大功率芯片，以及高频和超高频的芯片，包括电源转换的电力电子芯片。 他还透露，“基于应用端我们也有一些功率研究以及MMIC电路的封装体系，我们也是希望和终端用户实现未来在芯片实际应用的全路径的体系。”
从2000年开始，马晓华他们的团队分别从设备、材料、芯片以及电路方面进行攻关，并取得了一定的成绩，2009年他们的设备获奖，2015年设计的器件获奖，2018、2019年在应用放，他们也获得了国家的 科技 发明，或者是 科技 进步奖。
第三代半导体方面的成果
一是氮化 镓 半导体设备。 在最开始，马晓华他们团队需要解决的是第三代半导体材料生产的设备问题，包括高温MOCVD，因为在早期，氮化镓的设备对我国的限制还比较大，但是目前问题已经基本得到了解决。国内这几年，整个MOCVD设备已经占了国内市场的50%以上。其2007年研发出的620型第三代MOCVD设备还获得了2009年国家发明二等奖。
二是氮化镓毫米波功率器件。 因为氮化镓一个很大的优势，它可以在高频条件下，实现大的功率输出。其团队研发的氮化镓毫米波功率器件实现了高频、高效率氮化镓微波功率器件的核心技术开发，其毫米波段器件和芯片技术指标达到了国际领先水平。马晓华透露说，目前他们的器件在6GHz频段能够满足5G毫米波的需求。
三是面向5G的C波段高效率氮化镓器件。 该类器件主要是面向基站使用的。目前基于4英寸或者6英寸大功率的氮化镓基站芯片，主要的应用场景是C波段，它可以实现更高的输出效率和更高的输出功率，“目前我们对100瓦基站用的芯片，效率可以到72%，这个效率相对于硅基MOCVD来讲，整个技术进展还是蛮快的。”马晓华指出。
他还进一步指出，对于脉冲方面，如果通过一些斜波的技术处理，他们也可以实现85%的效率，基本上快接近微波的极限效率。
四是低压氮化镓HEMT射频器件。 未来氮化镓器件除了在基站中使用外，能够在终端上也使用氮化镓技术呢？这就涉及到了低压氮化镓射频器件的发展了。也就是说要从新的材料体系方面去更新，实现氮化镓射频器件在终端上的应用，即在10V以下的工作电压下，是不是还能实现更高效率跟带宽的情况，“这块我们也做了前瞻的研究，在6V的工作条件下，它的效率可以达到65%以上，整个体系基本上已经接近砷化镓在目前手机中的应用效率。”马晓华透露。
五是氮化镓高线性毫米波器件。 这类器件主要解决的是快速的压缩问题。我们现在的通信对于线性主要是通过电路和系统去提升，它牺牲的是效率，马晓华指出，“我们能否从器件的结构，工作原理中提升它的线性，这个也是未来氮化镓在5G通信中非常有用的场景。”
六是氮化 镓 微波功率芯片。 他们团队在整个S波段以下，未来通信的频段都有一系列的研究成果。包括未来面向毫米波，在19-23GHz，或者23-25GHz等频段，即未来5G的毫米波通信芯片方面也做了相关的研究，他透露说，目前他们研发的芯片产品主要是基于氮化镓低噪运放、驱动功放以及功率放大器等。
七是异质结构新材料与多功能集成器件。 未来的器件，除了基于氮化镓的器件，还有很多基于异质结构，或者多功能的芯片，它的模型基于硅基的氮化镓，以及硅基CMOS器件异质集成，因为如果采用硅基的话能够大大降低氮化镓和砷化镓铟等芯片成本，实现与CMOS集成、多功能集成，大大降低功耗。“这块我们也做了一些研究，通过对不同材料的转移和建核的方法，目前也实现了对硅基材料和氮化镓材料两种器件的优势互补，在未来电力电子这块，可能它的应用场景比较高。”马晓华指出。
八是大尺寸硅基氮化镓射频技术。 如果要大量的展开应用，尤其我们的消费电子类产品，对成本的要求很高。因此，低成本、大尺寸、基于硅基的氮化镓射频技术，也是一个需要发展的产业。这些技术的发展，一定会促进氮化镓在整个产业链中的应用，同时也降低了它的应用成本。
九是氮化 镓 可靠性机理研究。 马晓华也坦承，虽然第三代半导体的研究取得了一定的成果，但目前还有很多问题需要解决，比如氮化镓的可靠性和一些机理性问题，还需要企业应用过程中逐步反映到研发机构，他们相互去解决。“目前很多基于氮化镓机理性的问题，包括它的可靠性方面，我们还有一些机理上不是那么清晰和明确，这一块可能还需要一段时间，从应用的层面和研究的层面去协同解决”。
结语
对于第三代半导体器件和集成电路未来产业的发展，目前在通信、 汽车 和智能化未来的应用方面有非常大的潜力。国内目前从事这方面研究的企业和研究机构也很多，我们需要考虑的是如何从全产业链方面布局，实现产业化的聚集，从设备、材料，芯片设计制造和封测应用、服务以及人才方面的布局。
第三代半导体是一个很好的产业，也有着很好的机遇，目前正好面临着通信的高度发展，可以说现在是发展第三代半导体最好的时代。
来源:人民政协网
编者按：中国共产党领导中国人民走过了百年辉煌路程。面对西方国家的半导体技术封锁与市场垄断，怀抱实干兴邦、产业报国理想的正威集团，在董事局主席王文银的带领下，以改革开放最前沿的深圳为据点，积极响应党和国家号召，在“十四五”开局起步、全面建设 社会 主义现代化国家新征程启航之际，以永无止境的创新和勇攀 科技 高峰的魄力，铸造“中国芯”，誓为中国半导体事业闯出一条康庄大道。
6月29日，四川海特高新技术股份有限公司（以下简称“海特高新”）发布公告称，深圳正威金融控股有限公司（以下简称“正威金控”）已完成向海特高新旗下控股子公司成都海威华芯 科技 有限公司（以下简称“海威华芯”）增资12.88余亿元，其中6.19亿元计入注册资本。本次增资扩股完成后，正威金控持有海威华芯34.01%股权，成为海威华芯第一大股东，海特高新是其第二大股东，中国电子 科技 集团公司第二十九研究所是其第三大股东。
据了解，海威华芯是国内半导体行业中的佼佼者，公司拥有完整的技术团队、先进的GaAs集成电路制造技术和生产设备，其打造的“六英吋GaAs集成电路Foundry线”是国家支持的重点产业项目。如今海威华芯已建成国内第一条6英寸氮化镓半导体晶圆生产线，成功申请核心专利255项，获得授权171项，其中发明专利76项，具备氮化镓600片/月的晶圆制造能力，是国内六英吋砷化镓集成电路（GaAs MMIC）纯晶圆代工（Foundry）最专业的服务制造商之一。
正威金控是正威控股集团旗下控股子公司，是正威集团产业战略布局的资本运作平台，服务于正威集团实体产业，整合正威集团资源。正威集团是一家以新一代电子信息和新材料完整产业链为主导的高 科技 产业集团，2020年实现营业额逾7000亿元，目前位列世界500强企业排名第91名、中国民营企业500强第3名、中国制造业民营企业500强第2名。
正威集团多年深耕半导体产业，拥有全球一流的专家技术团队，近年已在硅基半导体、半导体封装材料、5G新材料和智能终端等多领域产业布局。此次正威增资扩股海威华芯，将整合正威电子信息产业集群、高端新材料产业供应链、专业智能制造能力等，以强大的资金、技术、人才、品牌等全方位优势，助力与海威华芯实现产业协同，聚焦第三代半导体关键核心技术和重大应用突破，在军品和民品领域为国家 科技 创新贡献力量。
目前，正威集团在A股市场已控股了一家上市公司九鼎新材。在正威集团战略投资海威华芯的背景下，九鼎新材董事会亦在公开披露的定期报告中明确表示：“公司将积极获取主要股东在产业布局上的大力支持，梳理优化老资产，并购整合新资产，研发实现新突破，在微波、电子信息新材料和功能材料为核心的相关多元化发展战略上实现有效突破”。对海威华芯的战略投资，势必成为正威集团全面发力第三代半导体产业的重要引擎。
第三代半导体发展风口已至
据了解，芯片是国家的“工业粮食”，是信息产业的核心，是所有整机设备的“心脏”。我国作为目前全球最大的半导体消费市场，国产芯片供给率却不到10%。而随着美国为首的西方国家进一步对中国半导体等高端 科技 领域的技术封锁，中国半导体行业本土化的大发展势在必行。相较于第一、二代半导体，被誉微电子产业“新发动机”的第三代半导体，已成为全球半导体技术和产业新竞争焦点，有望成为我国与当今技术领先国家减少差距、实现换道超车的新路径。
为发展中国半导体产业，国家近来先后印发了《重点新材料首批次应用示范指导目录》《能源技术创新“十三五”规划》等支持性政策文件，将SiC、GaN和AlN等第三代半导体材料纳入重点新材料目录，推动支持SiC等第三代半导体材料的制造及应用技术的突破。《国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》也将“碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”写入了“ 科技 前沿领域攻关”部分。在国家政策扶持以及新兴产业的推动下，目前国内第三代半导体产业链已经初步形成，第三代半导体行业的发展风口悄然而至。
政策支持有力推动了中国各地半导体产业快速发展，其中深圳尤为显著。今年3月， 科技 部正式批复支持广东省和江苏省建设国家第三代半导体技术创新中心，将第三代半导体技术“国字号”重器落地深圳和苏州，统筹全国优势力量为第三代半导体产业提供源头技术供给，推动我国第三代半导体产业创新能力整体跃升。作为国家建设 科技 和产业创新高地，深圳已然形成发展国家第三代半导体的沃土。据深圳市国民经济和 社会 发展十四五规划和二〇三五年远景目标纲要显示，到2025年以半导体产业为首的战略性新兴产业增加值将超过1.5万亿元，占整个GDP近40%。对于扎根深圳的正威集团来说，进一步增强了其发展半导体产业的信心和决心，也创造了更好、更快、更优的新发展机遇。
发挥企业推动创新创造生力军作用
作为全国政协委员，正威集团董事局主席王文银今年提交了关于“建立粤港澳大湾区集成电路产业大学”和“推动第三代半导体产业落地，打开成长空间”等提案，引发 社会 广泛关注。
据了解，正威集团早于2008年便开始进军半导体领域，成为国内早期一批 探索 半导体产业发展的企业之一，通过成功收购韩国三星五厂全部半导体设备，建立了正威半导体制造1.0版本。如今，经过十余年发展，正威半导体制造已达到3.0版本。未来，正威集团拟投资百亿元，持续在中国核心城市布局第三代半导体产业，并逐步打造集半导体材料、装备、工业软件、制造技术、封装技术、测试技术、系统集成技术、产品应用软件等全产业链于一体的发展模式，助推中国半导体事业换道超车。王文银表示，做好半导体事业要具备真正的工匠精神，需要凝聚各方的智慧与力量。作为新时代的企业家，应担负起创新、责任、担当，要有心系国家发展和民族复兴的大情怀和大格局。
“当前国家第三代半导体产业发展面临着产品开发与市场终端应用需求不匹配、产业链短时间暴发带来的人才与资金压力、全国各地项目无序发展等问题。”王文银认为，“国家应从顶层设计入手，合理配置半导体领域资源，扶持和发展一批优秀企业，聚焦成熟产品，攻关关键技术，实现从跟跑到领跑。”
当前，伴随着第三代半导体行业的触角向大数据、物联网、人工智能、5G、航空航天、城际高铁交通、新能源 汽车 等关键领域延伸，以正威集团为代表的一批专注半导体制造和研发的企业正在迅速崛起，相信中国半导体事业发展的春天即将到来。（文/王婵）
新能源 汽车 、轨道交通、5G技术、智能电网等产业的快速发展，提高了电子技术对高温、高功率、高压、高频的器件需求，第三代半导体应运而生。目前，全球半导体材料以领先国内更新的速度完成了第三代半导体的研发以及部分应用。碳化硅材料是迄今发展最成熟的第三代半导体的核心，与氮化镓、金刚石、氧化锌共同组成新一代半导体材料。
01
行业应用及前景
与传统的第一代、第二代半导体材料硅和砷化镓相比，碳化硅具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能，可以满足电机、功能转化器的小型化需求，提高新能源发电、电力传输的能量传导率，得以实现在智能电网、新能源电动 汽车 、轨道交通、工业电机上的广泛应用，成为半导体领域的热点。主要西方国家均制定了相应的发展规划，电子产业巨头也都投入巨资进行技术转化。
第三代半导体正引起一场清洁能源和电子技术的重大革命。电动车行业领导企业特斯拉在Model 3电动车中，将碳化硅MOSFET器件用在 汽车 主驱动控制器上，以达到降低传导和开关损耗的目标，从而延长续航里程。在特斯拉的认证和产品大势推广的基础上，可以预见整车企业会越来越多的在功率模块中采用碳化硅器件。根据IHS Markit预测，碳化硅半导体的市场规模将以平均每年25%的增速发展到2026年超过50亿美元。其中，JBS和MOSFET芯片作为碳化硅应用的主流产品，占据碳化硅市场约70%的份额。
02
产业链介绍
碳化硅产业链包括上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块环节，以及下游的应用环节。与硅基集成电路的制造类似，碳化硅器件的生产也有IDM和Fabless模式两种，当前以IDM模式为主。
作为典型的资本密集型和技术密集型产业，西方国家已对碳化硅持续投资超过30年。当前，西方企业掌握产业话语权，呈现美日欧三足鼎立态势。其中美国占据全球碳化硅产量的70%以上，典型公司为Cree公司、II-VI公司，Cree公司占据领跑者的位置；欧洲企业拥有完整的衬底、外延、器件以及应用产业链，典型公司为英飞凌、意法半导体等；日本企业在设备和模块开发方面具备优势，典型企业为罗姆半导体、三菱电机等。
尽管我国企业起步相对较晚，但在多个领域已经有所布局。衬底方面有中天科合达、山东天岳，外延片方面有瀚天天成、东莞天域，器件方面有中电科55所、基本半导体等。
03
投资机会分析
碳化硅对于我国工业发展有重大战略意义，从传统的国家供电系统、新能源逆变器到近年快速崛起的新能源 汽车 ，再到用于军事与航天航空的精密器件，都有碳化硅器件的用武之地，蕴含着巨大的市场机会。
相对国际先进企业，我国碳化硅企业在材料研发、芯片设计、芯片制造和下游应用能力尚有较大差距。尽管如此，碳化硅产业格局尚未形成，且我国作为碳化硅下游的最大市场，随着制备技术的进步、需求拉动叠加成本降低，我们认为碳化硅的市场空间和进口替代需求必将打开，投资机会将不断涌现。
近期，华为通过旗下的哈勃 科技 投资有限公司投资了山东天岳公司，占股10%，上市公司天通股份、露笑 科技 、扬杰 科技 、三安光电均涉足了碳化硅项目。中咨华盖把握行业发展趋势，拟与下游产业龙头合作，投资一家具备碳化硅材料加工制造能力及新一代器件设计工艺标的，以促进碳化硅产业在中国的发展。
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