昨日,我市一批外籍科技特派员走进厦门科学城,感受宜居宜业宜创的产业环境。市科技局联合 厦门市 外国人才服务站(自贸试验区分站)组织了此次活动。
这些外籍科技特派员来自美国、印度、日本、埃及等国,分别是半导体、动漫设计、智能制造、海洋生态等领域的专家。他们在同安新城片区指挥部负责人带领下,先后前往美峰创谷、环东云谷和银城智谷(以下简称“三谷”)园区,并参观网易厦门数字产业中心和银城智谷人才公寓。
“三谷”初具规模 产业蓬勃发展
“三谷”作为科学城核心区,是科学城产业发展的重要载体,目前已有金牌智能家居、美亚柏科、美图、网易等一批新锐企业落户,并聚集了腾讯云计算、新松智能研究院、国青创新等研发机构和平台。
一行人参观网易厦门数字产业中心时,网易负责人介绍,自2021年落户美峰创谷以来,他们定位于集产品、技术、培育、市场、生态等优势资源的企业一体化创新培育平台。
在环东云谷,市科技局党组成员刘源岗为外籍科技特派员们介绍厦门科学城的建设背景、发展思路、战略定位等相关内容。“通过参观‘三谷’及网易公司,外籍人才能深入实地,真正亲身感受如火如荼建设中的科学城。”刘源岗表示,此次参观的外籍人才有来自电气硝子等企业、城环所及海洋三所等科研院所,还包括三位从成都远道而来的专家,希望通过实地考察科学城,他们的项目未来有机会落地在这里。
宜居宜业宜创 产城人高度融合
今年初,我市及同安区陆续出台《加快推进厦门科学城建设若干措施》《支持企业入驻厦门科学城核心区扶持办法》等一揽子政策,从创新创业服务、金融人才保障等多维度支持企业入驻科学城,助力同安新城加快形成产业集聚态势。
除了多项扶持力度大的政策,科学城的周边环境及生活配套设施也令外籍人才们惊叹不已。一行人来到银城智谷的人才公寓参观时纷纷表示,“公寓配套设施齐全,生活便利,环境优美,推窗见海,就像走进了诗意生活中。”来自埃及的AMRO在海洋三所从事科研工作,听完公寓的相关介绍后,他立刻询问工作人员如何申请公寓。刘源岗表示,欢迎大家定居厦门科学城,后续外国人才服务站将协助他们申请智谷人才公寓。
搭建国际交流平台 引进国外创新资源
此次参观让外籍人才们感受颇深。成都岷山功率半导体技术研究院联合创始人兼总经理白杰先(Jesse Parker)来自美国,曾任IBM半导体微电子部门副总裁、软银资本全球基金管理副总裁、Tallwood VC副总裁,拥有超过25年半导体投资经验。他说自己主要从事功率半导体研发及孵化,“厦门科学城的产业政策十分吸引人,厦门的营商环境也非常好。”
当天下午,白杰先还在厦门科技产业化集团做了关于功率半导体技术研究院的运营分享,该研究院通过打造三大服务平台,以发展新技术、开发新产品、提出新解决方案、孵化新公司,打造功率半导体成果转化高地。他现场与参会的十家厦门芯片企业互动交流,探讨在厦落地具体项目的可行性。
中科院城市环境所德国籍研究员Franz在参观完科学城后,甚至认真地给科技局发来一封反馈信,从经济发展及生态系统等方面提出发展科学城的一些建议。他认为,科学城应该具有包容性,除了技术科学之外,还可纳入人文及社会科学,对科学城基础设施建设和环境美化,他也提了一些建议。
虽然从整个半导体器件市场来看,硅材料因其易获取、低成本等特性,依然是最为重要的基础载体,但以新能源 汽车 、5G基站为代表的新兴行业应用,正托举出一个新的半导体材料需求市场,也即以碳化硅和氮化镓为主的第三代半导体材料应用。
在前面两代半导体材料方面,我国在相关领域的起步时间较晚,因此造成客观上存在的差距;而在第三代半导体领域,全球的宏观起步时间相对接近,且这是一门相对新兴的技术领域,目前来看,全球主要衬底材料公司的技术差距并不算很大。
加上第三代半导体具备的耐高压、耐高温、低损耗等特性,符合当前功率半导体器件的应用需求。在相关领域由第三代半导体材料替换第一代硅基材料,正有望成为一种长期趋势。
综合这些产业背景,叠加国内相关产业生态此前在碳化硅、氮化镓等材料领域已有所积累。第三代半导体产业生态在近些年间,正呈现多点开花态势。
但同时需要注意的是,尚处在发展演进过程中的第三代半导体领域,并未在眼下迎来完全量产商用的节点,同时国内在该领域所占据的全球市场份额还不如已经成熟发展多年的海外大厂,整个产业生态的成熟落地依然需要足够时间进行培育。
这依然是一个需要守得云开方得见月明的半导体技术分支,前路辽阔,但也不能忽视潜藏的挑战。
仅从此前拟通过科创板平台上市的公司来看,就足以显示出在国内的很多地区,都已经有针对第三代半导体领域在开拓的公司和团队。
比如正在走上市程序的山东天岳,此前已经终止上市流程的天科合达和江西瑞能等。即便是在粤港澳大湾区内部,也分散发展着诸多定位在不同具体材料领域和产业链环节的公司,如东莞天域、英诺赛科等。
“随着碳达峰、碳中和目标的提出,新能源产业与半导体产业开始产生更多交汇点。采用性能上更优异的第三代半导体材料,可以帮助全球范围内更快实现目标达成。”他进一步表示,由于碳化硅器件对制程工艺的要求相比硅基来说并不算高,在这方面国内外之间的差距不是很大,也因此国内在碳化硅、氮化镓相关领域发展的头部企业,将有很大可能性进入世界一流阵营。
“目前第三代半导体在晶圆尺寸方面演进到了6英寸,走到8英寸量产商用还有一个过程。”汪之涵分析道,从这个角度看,国内与海外的步伐比较接近,取得进一步突破的机会很大。
据汪之涵介绍,碳化硅器件的下游应用市场主要分为三大方向:工业级、消费级、 汽车 级。其中,工业级碳化硅器件落地较早,应用包括通讯基站电源、服务器电源、LED驱动电源等,都是未来长期稳定高速发展的领域。
消费市场中,国内市场目前率先推出的产品,主要是针对大功率快充的市场。
新能源 汽车 则是碳化硅器件未来发展的最重要方向,这也是碳化硅最大的单一应用市场。其优异特性可以应用在新能源 汽车 诸多部件中,如电机控制器、车载充电器等。
为此,基本半导体在深圳和日本名古屋的模块封装研发团队,针对碳化硅车规级模块推出了不同产品系列,希望明年开始在市场得到批量应用。
他表示,“随着技术和行业的发展,碳化硅成本会逐步下降,那么在众多领域取代传统硅基材料器件将是一个不可逆的过程。”
举例来说,在功率半导体器件中,由碳化硅材料取代硅基衬底的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET是行业认同的未来趋势,且功率半导体迭代周期较慢、生命周期更长,因此未来成长空间会很大。
汪之涵续称,目前碳化硅材料的器件成本比硅基器件成本高很多,但未来其成本必然会降至硅基器件的2-3倍,那时候碳化硅器件带来的性价比优势会陆续显现。
国内产业链发展如火如荼,但不可忽视的是,在针对一项新兴技术不断 探索 背后,依然也面临着不小的挑战需要思量并克服。
“国内培养的第三代半导体材料、器件、封装、驱动、应用方面的人才,肯定远远无法满足行业的需求。通过企业自己培养,或者从海外引进专家加盟的方式,是扩充团队的重要方式。”他如是指出。
除此之外,为了实现企业在碳化硅领域发展的长期目标和短期目标相平衡,基本半导体与清华大学等高校及研究机构合作,针对一些短期内或许无法产生直接经济效益,但对未来产业发展具备意义的前沿领域进行联合研发。
“两年内有望产业化的技术方向,我们会由内部推动研发;五年后才有产业化机会的技术方向,我们会积极采取与外部合作研发的方式。”汪之涵续称。
他同时指出,在目前还没有庞大规模的市场需求背景下,有一些产业内公司已经开始了频繁在各地建设产线的道路。“考虑到现在的销售额无法承载这么大的成本折旧,我们担心不排除在未来3-5年内,部分今天投资的产线,会面临资不抵债的难题。”
但他同时指出,目前不可忽视的问题是,产业间公司发展相对分散,没有把核心人才和力量融合在一起。导致若干年后回头看,可能会存在投资效益偏低的问题。
当然,在此过程中,具备竞争实力的公司依然会成长起来,并且不断完善技术更迭演进过程。
从市场格局来说,由于前述应用成本偏高,导致尚且无法支持第三代半导体器件的大规模商用,目前下游器件厂商虽然数量较多,但体量尚且不大。反倒是处在行业上游的衬底材料产业环节,由于积累的需求更集中,这类型公司会在先期更快发展起来。“当然,未来随着商用的持续推进,下游市场的机会的确会逐步扩大。”李俊超表示。
即便是如今已经在全球市场占据较高份额的欧美国家公司,其最初起步也是从单个产业环节的能力入手,随着逐步走向成熟,才通过收并购的方式,纳入更丰富的产业流程,并成为具备平台型能力的综合型半导体公司。
“考虑到目前第三代半导体市场的整体规模并不算大,目前来看,可能也未必有必须走向如硅基一般有明确设计和制造产业分工的阶段。当然,随着市场空间越来越大,或许产业分工会是未来一种更好的选择。”李俊超指出,从这个逻辑来看,当下该领域的公司选择IDM发展模式,的确不失为一种更完善的发展路线。
宏观来看,这种产业角色的定位和演变,也是整个半导体产业未来会面临的新发展命题。
反观国内,目前还没有出现产业部署非常成熟和完善的厂商。但已经有相关产业公司,在近些年的发展历程中,通过横向和纵向的并购整合,不断完善在细分领域的市场布局。
“相信在未来3-5年内,上市的半导体公司之间并购整合会成为一个主流趋势。这也会是未来第三代半导体市场将面临的共性问题。”他续称,届时,国内半导体市场也有望如前述欧美半导体市场的趋势一般,巨头公司占据较大市场利润,产业集中度进一步提升。
视频编导 周金颖 张倩茹
配 音 车远洋
监 制 杨海涛
统 筹丨于晓娜 张伍生李锐 杜弘禹
出 品 人 蔡万麟 任天阳
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分类: 教育/科学 >>科学技术 >>工程技术科学解析:
“power semiconductor device”和“power integrated circuit(简写为power IC或PIC)”直译就是功率半导体器件和功率集成电路。
在国际上与该技术领域对应的最权威的学术会议就叫做International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs,即功率半导体器件和功率集成电路国际会议。
“power”这个词可译为动力、能源、功率等,而在中文里这些词的含义不是完全相同的。由于行业的动态发展,“power”的翻译发生了变化。
从上世纪六七十年代至八十年代初,功率半导体器件主要是可控硅整流器(SCR)、巨型晶体管(GTR)和其后的栅关断晶闸管(GTO)等。它们的主要用途是用于高压输电,以及制造将电网的380V或220V交流电变为各种各样直流电的中大型电源和控制电动机运行的电机调速装置等,这些设备几乎都是与电网相关的强电装置。因此,当时我国把这些器件的总称———power semiconductor devices没有直译为功率半导体器件,而是译为电力电子器件,并将应用这些器件的电路技术power electronics没有译为功率电子学,而是译为电力电子技术。与此同时,与这些器件相应的技术学会为中国电工技术学会所属的电力电子分会,而中国电子学会并没有与之相应的分学会;其制造和应用的行业归口也划归到原第一机械工业部和其后的机械部,这些都是顺理成章的。实际上从直译看,国外并无与电力电子相对应的专业名词,即使日本的“电力”与中文的“电力”也是字型相同而含义有别。此外,当时用普通晶体管集成的小型电源电路———功率集成电路,并不归属于电力电子行业,而是和其他集成电路一起归口到原第四机械工业部和后来的电子工业部。
20世纪80年代以后,功率半导体行业发生了翻天覆地的变化。功率半导体器件变为以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET,常简写为功率MOS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路(power IC,常简写为PIC)为主。
这一转变的主要原因是,这些器件或集成电路能在比以前高10倍以上的频率下工作,而电路在高频工作时能更节能、节材,能大幅减少设备体积和重量。尤其是集成度很高的单片片上功率系统(power system on a chip,简写PSOC),它能把传感器件与电路、信号处理电路、接口电路、功率器件和电路等集成在一个硅芯片上,使其具有按照负载要求精密调节输出和按照过热、过压、过流等情况自我进行保护的智能功能,其优越性不言而喻。国际专家把它的发展喻为第二次电子学革命。
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