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传统硅基芯片时代面临终结!中国能否在第三代半导体时代弯道超车?|中国芯片何时崛起?

发布时间:2022-06-13    浏览次数:
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芯片可以比作农耕背景下的粮食、工业背景下的石油,但更准确地,应称之为信息经济背景下的“神经”,“神经”比“血液”更敏感,任一个离开神经的系统都是残缺乃至无生命的。

正因为芯片的特殊重要性,芯片大战愈演愈烈。

近期,美国对中国又出新招数:美国商务部长吉娜·雷蒙多表示,美国国会应该尽早通过价值520亿美元、旨在提升对中国竞争力的芯片法案。

与此同时,美国芯片企业却连连叫苦,有消息透漏,高通等美国芯片制造商在遏制华为的芯片大战中损失超过1500亿美元。

除美国外,芯片产业领头羊们也在努力维持自己的地位:

2021年,韩国政府就公布了旨在实现半导体强国目标的十年规划。

今年2月,日本政府宣布将开启对芯片产业发展提供补贴等支持。

2月8日,欧洲委员会公布了《欧洲芯片法案》草案,将向芯片研发和更高级别的创新项目提供450亿欧元的资金支持。

在国家间围绕着芯片争得焦头烂额之际,传统的硅基芯片逐渐走到“穷途末路”。

过去的半个多世纪,硅始终是集成电路芯片制造最广泛的原材料,半导体行业一直遵循摩尔定律的轨迹高速发展,随着芯片尺寸不断缩小,特别是当芯片制造工艺水平进入5纳米节点以后,硅芯片的发展开始面临很多物理限制。

与此同时,在5G走向成熟落地、物联网设备连接数持续增加、汽车产业智能化转型加速的趋势下,单纯靠提升工艺来提升芯片性能的方法已经无法充分满足日益提高的市场需求。

随着半导体行业逐步进入“后摩尔时代”,急需寻找新的替代材料。

在这种情况下,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料逐渐崭露头角,凭借其高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能,展现出巨大的市场前景,正成为全球半导体市场争夺的焦点。



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中国能否在第三代半导体时代弯道超车?



在第二代半导体领域,已经形成了很稳固的技术标准与竞争态势。

以美国几家大的半导体企业为主,大约占据全球半导体材料、设备、设计等细分领域40%左右的市场份额,剩下的被小部分欧洲国家的企业与日韩企业及中国台湾企业所占据,而我国大陆地区更多是处于一个拾遗补缺的市场地位。

但在以碳化硅为主的三代半导体赛道上,中国企业与外国企业大体上处于同一条起跑线上。

这得益于以下几大优势:

完整的产业链业已形成。

从材料器件到模组封装,中国已经形成了一套完整的产业链,而且发展速度很快。

龙头企业华润微、斯达半导、比亚迪等,布局较广,竞争力强劲。

就具体细分领域而言:

最关键的衬底环节方面:国内外企业之间差距仅有5年左右。山东天岳、北京天科合达等企业也已经可以供应3到6英寸单晶衬底。

外延方面:在碳化硅器件设计、制造、封装等领域,以三安光电、比亚迪为代表的国内企业都取得了巨大的突破。此外,外延服务商东莞天域、瀚天天成,器件等终端应用企业斯达半导、泰科天润等都有一定的实力。

成品方面:尽管表面上,已被科锐、富士电机、德国英飞凌等国际巨头垄断,但在SiC器件制造的各个阶段,都有国产企业紧随其后。

巨大的国内市场。

有关资料显示,到2021-2025年,我国SiC、GaN电力电子器件应用市场将以45%的年复合增长率增长至2025年的近300亿元;GaN微波射频器件市场规模将以25.4%的年均复合增长率增长至2025年的205亿元。2025年第三代半导体整体市场规模有望超过500亿元。

全球第一的专利数量。

从全球第三代半导体行业专利申请来看,中国第三代半导体专利申请量占全球第三代半导体专利总申请量的56.79%;其次是日本,占比为12.66%,第三是美国,占比为12.49%。

此外,在技术紧密追赶的同时,中国有一个得天独厚的优势:每年翻倍增长的国内新能源汽车产业。

尽管我国在第三代半导体行业已经取得一定的优势,但不可忽视的是,在材料指标、器件性能等方面,国内厂商与国际先进水平仍存差距,需要进一步突破。



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区域竞争格局



从国内区域竞争格局来看,我国第三代半导体初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域。

研发实力最强的是京津冀鲁,有较强的SiC研究基础和产业链基础。

长三角产业基础好、人才集中、产业链完整,其中,江苏不但有国家第三代半导体技术创新中心江苏平台,其第三代半导体企业数量在全国也是首屈一指。

珠三角有“宽禁带半导体材料、功率器件及应用技术创新中心”,国家级第三代半导体科技创新中心,中国第三代半导体南方基地,第三代半导体器件重点实验室等重要平台;同时,该地区还集中了华为、中兴、OPPO、VIVO、比亚迪、南方电网、南车、大疆等具有全球影响力的终端厂商。

闽三角地区则拥有以三安光电为代表的第三代半导体龙头企业,有效带动了上游企业的发展。

中西部地区的优势是科研实力、军工应用,并且已形成一批第三代半导体企业。

从项目投资来看,自2017年至2021年9月15日,全国签约第三代半导体项目超过70个,其中,长三角占了54%,超越京津冀鲁(17%)、珠三角(11%)、闽三角(5%)、中西部(13%)四个地区之和。

不仅如此,长三角地区GaN项目“布局密度”要远高于其他四个地区,是我国的GaN产业重点集聚区,但中西部地区SiC产业布局更为突出。

从投资额来看,长三角、中西部及京津冀鲁三大地区的签约项目投资总额或超1500亿元,其中,长三角数额最高,接近中西部、京津冀鲁之和。

从目前中国整体格局来看,无论是行业的基础优势还是各大区域的发展潜力,第三代半导体时代,中国都将有一席之地。

参考文章:

《中国芯片产业究竟走什么模式?|中国芯片何时崛起?》

《曾和韩国、中国台湾地区处同一起跑线,为何中国大陆芯片被落下?逆袭难在哪?|中国芯片何时崛起》

《中国芯片为何几十年都发展不起来?|中国芯片何时崛起?》

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