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半导体产业迎“换道超车”机遇,多省市对这一领域重点布局

半导体产业迎“换道超车”机遇,多省市对这一领域重点布局

 

随着新能源汽车、通讯基站、数据中心、轨道交通等市场需求不断扩大,第三代化合物半导体产业正在成为各大省市争夺的热门新赛道。

近日,在首届中国光谷九峰山论坛暨化合物半导体产业大会上,武汉东湖高新区高调宣布将以九峰山科技园和九峰山实验室为载体,构建化合物半导体设备、材料、设计、芯片、器件、模块、制造、封装、检测的全产业链体系。

无独有偶,广东也在广州、深圳、珠海、东莞布局建设了多个化合物半导体产线项目,产业规模不断壮大。江苏无锡同样瞄准了化合物半导体领域,大力发展氮化镓、碳化硅等半导体材料制造。后起之秀湖南长沙亦针对包括第三代半导体在内的半导体、集成电路产业出台扶持政策,资助金总额达5000万元。

第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲在接受第一财经记者采访时指出,与集成电路相比,化合物半导体制造对下游制造环节设备的要求相对较低,投资额相对较小,还能在一定程度上摆脱对高精度光刻机为代表的加工设备依赖,是我国在半导体领域实现突围的关键赛道,将对未来国际半导体产业格局的重塑产生至关重要的影响。

多地竞逐新赛道

随着单质半导体材料工艺已接近物理极限,其技术研发费用剧增、制造节点的更新难度越来越大,“摩尔定律”的经济效益也在逐渐降低,这迫使全球半导体产业研发新的芯片材料。因此,砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等化合物半导体材料逐渐发展起来。

早在2016年,我国《“十三五”国家科技创新规划》中便提出要“发展先进功能材料技术,重点是第三代半导体材料”。2019年,氮化镓单晶衬底、功率器件用氮化镓外延片纳入《重点新材料首批次应用示范指导目录》。此后的“十四五”规划纲要再次提出,在科技前沿领域攻关方面,集成电路领域包括设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发,先进存储技术升级,碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。

为促进化合物半导体行业的发展,不仅国家鼓励政策频发,地方政府也积极响应。据第一财经记者不完全统计,包括北京、上海、广州、深圳、武汉、西安、厦门、青岛、东莞、长沙、成都、无锡、常州、福州在内的多个城市都相继下发支持政策,政策红利涉及集群培育、科研奖励、人才培育、项目招商、生产激励等多个方面,推动我国化合物半导体材料及器件研发,带动我国各地半导体产业集聚加速。

在广东,位于广州市黄埔区的粤芯半导体累计投资140亿元的一、二期项目已全面达产,投资162.5亿元的三期项目预计将于2024年建成投产。在粤芯半导体的带动下,已有近150家半导体上下游企业签约落地。为支持落地企业做大做强,广东还在筹划300亿元规模的半导体及集成电路产业投资基金,其主投领域就包括汽车芯片、半导体材料设备、化合物半导体等主题。

江苏无锡将化合物半导体产业列为五大未来产业之一,将大力发展氮化镓、碳化硅等半导体材料制造,支持氮化镓、碳化硅、砷化镓、磷化铟等化合物半导体器件和模块的研发制造,并引导5G通信、新能源汽车、智能电网系统等领域企业推广试用化合物半导体产品,提升系统和整机产品性能。

作为国内四大集成电路产业基地之一,武汉光谷已形成存储芯片、光芯片两大产业方向,涵盖设计、制造、装备、材料以及分销、模组等核心环节的完整产业体系,光电子产业集群规模占全国一半江山,为化合物半导体应用提供广阔的市场空间。同时,半导体人才经多年培养,工程技术和研究人员超3万人。

目前,武汉光谷按照“一核三区,双轴交汇”的空间格局正式启动九峰山科技园建设。九峰山实验室首席运营官赵勇向第一财经记者介绍,九峰山科技园“一核”即九峰山实验室科技创新核。今年3月,九峰山实验室工艺中心8寸中试线正式通线运行,首批晶圆(高精密光栅)成功下线。这也标志着实验室8寸0.15μm以上技术节点设备及工艺的全线打通,填补了国内高线密度、超高折射率、非周期性高精密光栅生产工艺空白。

配合固定资产投资最高奖励5亿元、EDA创新最高补贴3000万元、流片最高补贴2000万元等的光谷集成电路专项政策,预计到2025年,九峰山科技园将聚集产业链企业100家以上,培育1~2家细分领域龙头企业,形成化合物半导体全产业的生态。

痛点堵点待疏通

“当前国际竞争已经由产品竞争、企业竞争上升为产业链之间的竞争,未来2~3年是化合物半导体产业发展的关键期,我国急需形成有国际竞争力产品的批量化供应能力。”中国工程院院士、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇在论坛上指出,第三代半导体产业发展呈现出明显的应用牵引的特点,但目前仍存在产学研上下游缺乏有效整合、链条不通畅、企业弱小散、低水平重复建设等问题。

赵勇也直言:“大家可能觉得痛点是从0到1,但是从1到10也很难,10到N更困难。”他认为,从技术突破的角度来看,即便科研从无到有做出来了,但是如果没有相应的需求场景对其进行拉动,技术的突破就没有地方可以使用。同时,新技术在1到10的过程中就无法在产品的产能和良率上得到保证。而要真正做到10到N的大规模生产,更需要通过应用对从实验室走出来的技术和产品进行“催熟”。

中国工程院院士、华中科技大学校长尤政则指出,半导体是信息产业的基石,我国要凭借化合物半导体实现“弯道超车”,就必须加大产学研深度合作的力度,加强在化合物半导体领域学术型、工程型、技术型等多层次创新人才培养,以重大项目为依托,加强行业关键核心技术攻关。

“从产业战略制定技术战略,从应用端定义需求,再反哺到设计和工艺等领域。”吴玲呼吁,大学、研究机构和企业要形成协同合作的机制,科研机构既要承接大学的基础研究课题,不断给大学出题,告诉学界产业的需求在哪里,同时又要对接业界的力量,帮助企业迭代研发能力,通过示范应用加速工程化技术迭代提升,培育细分领域龙头企业,推动形成规模化生产能力,提升我国化合物半导体产业创新能力和国际竞争力。

来源:第一财经

 

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