◎記者 覃祕

“以第三代半導體爲代表的化合物半導體，在全球信息和能源發展中發揮着至關重要的作用，是我國重構全球半導體產業競爭格局的重要突破口。”4月9日，2024九峯山論壇暨化合物半導體產業博覽會在湖北武漢舉行，中國工程院院士、國家新材料產業發展專家諮詢委員會主任幹勇在開幕式上致辭時表示。

“重要突破口”意味着巨大的產業機遇，以新能源車企和光電龍頭爲代表的一批上市公司也爭相重金投入。據第三代半導體產業技術創新戰略聯盟統計，2023年，第三代半導體功率電子領域融資項目78起，披露金額約440億元，相較於2022年披露的63.2億元大幅增長。另據統計，2023年SiC（碳化硅）相關投資超過千億元。

“換道超車”機遇

在以第三代半導體爲代表的化合物半導體領域，我國和相關發達國家處於同一起跑線，有望實現“換道超車”。幹勇介紹，當前我國化合物半導體產業鏈基本形成，有機會形成有國際競爭力的產業體系。

幹勇院士給出了三條理由：一是總體上與國際水平比較接近，在光電子領域實現局部領先，微波射頻本土化發展良好，功率電子需求拉動產業鏈能力提升；二是在全產業鏈無明顯卡點，對尺寸線寬、設計複雜度的要求遠低於集成電路，能夠在一定程度上擺脫對高精度光刻機等先進加工設備的依賴；三是國內市場將會在相當長一段時間內保持較高增速，消費類電子產品、新能源汽車、5G移動通信、高效智能電網等領域展示出廣闊的、不可替代的應用前景，預計將形成萬億級規模的應用市場。

國內頭部企業已進入國際供應鏈及全球TOP供應商行列。譬如，在碳化硅襯底環節，天科合達、天嶽先進在國內市場佔有率分別達到17%和15%，並進入英飛凌供應鏈體系。

第三代半導體產業技術創新戰略聯盟理事長吳玲說，在化合物裝備板塊，我國也取得了顯著進步。當天該聯盟發佈的《第三代半導體產業發展報告（2023）》顯示，碳化硅襯底設備國產化率超過80%，外延設備國產化接近50%，芯片設備國產化40%左右，但部分關鍵設備仍依賴進口。

龍頭爭相佈局

最大的增量需求來自新能源汽車產業。2023年，第三代半導體功率電子器件模塊市場規模達到153.2億元，同比增長45%。其中，來自新能源汽車的業務佔比超過70%。

爲保障供應鏈安全，提高生產效率，各大車企紛紛加大對化合物的佈局。以瞻芯電子爲例，在其成立以來的7輪融資中，先後有北汽產業投資、小米集團、廣汽資本、小鵬汽車、上汽投資等一衆產業資本支持。瞻芯電子是國內領先的碳化硅功率半導體和芯片解決方案提供商。再如2023年獲得135億元融資的積塔半導體，此前已與吉利科技集團達成戰略合作。

“在全球產業重組的背景下，化合物半導體的發展爲我國光電子企業打開了本土發展、技術進步的窗口。”華工科技黨委書記、董事長馬新強在接受上海證券報記者採訪時說。

當天，華工科技發佈了碳化硅檢測系列新品以及首套國產高端半導體晶圓激光切割系列裝備。華工科技子公司華工激光副總經理、精密系統事業羣總經理王建剛介紹，公司目前開發的產品已覆蓋化合物半導體前道和後道製程，包括碳化硅襯底外觀缺陷檢測，晶圓激光標刻裝備、晶圓激光退火裝備，晶圓激光表切裝備、晶圓激光隱切裝備，和碳化硅晶圓關鍵尺寸測量設備等。

“長飛先進半導體在現有年產6萬片碳化硅晶圓產能基礎上，穩步推進年產36萬片碳化硅晶圓的武漢基地項目建設。”長飛光纖總裁、安徽長飛先進半導體有限公司董事長莊丹介紹。長飛先進半導體武漢基地項目總投資200億元，一期投資80億元，已於2023年9月開工，預計2025年建成。

產業體系和生態亟待完善

吳玲提到，當前我國第三代半導體技術和產業發展仍面臨着一些困難，如核心材料和器件的規模化生產能力亟待突破；開放的、企業深度有效參與的研發中試和驗證平臺能力有待提升；企業小、散、弱，低水平同質競爭，產業集中度低，產業體系和生態亟待完善等。

“希望打造公共、開放、共享的平臺，與更多合作伙伴共同點亮化合物半導體平臺、技術、產業的‘燈塔’。”九峯山實驗室主任丁琪超在接受採訪時表示。九峯山實驗室已在中國光谷建立起先進的化合物半導體科研及中試平臺。

一些夥伴已經受益。華工科技半導體產品線總監黃偉介紹，公司用近四年時間完成了晶圓激光切割裝備的開發，但下游沒有晶圓廠家敢於輕易嘗試，市場化導入遇到困難，後來藉助九峯山實驗室的平臺進行了近半年、每天不少於10小時的測試，順利通過中試驗證，測試結果顯示國產設備在精度和效率上均達到國際先進水平。

“實驗室不僅支撐芯片技術的研發，還助力產業鏈上下游企業迭代成熟。”丁琪超介紹，目前九峯山實驗室擁有70多家產業鏈上的合作伙伴，“利用實驗室的科研平臺，他們可以來驗證材料、催熟設備、研發軟件等，不斷優化迭代，最終實現更大規模的產業應用”。

今年2月，全球首片8英寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓在九峯山實驗室下線。據介紹，該項成果使用8英寸SOI硅光晶圓鍵合8英寸鈮酸鋰晶圓，單片集成光電收發功能，爲目前硅基化合物光電集成最先進技術。