四部門齊發(fā)聲，這些芯片的未來值得關(guān)注

薛山

當仁不讓的“發(fā)動機”：5G商用開始加速

9月8日，國家發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、財政部等四部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于擴大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資，培育壯大新增長點增長極的指導意見》（下文簡稱《指導意見》），針對目前面對的形勢提出了四大總體要求：聚焦重點產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、打造集聚發(fā)展高地、增強要素保障能力和優(yōu)化投資服務(wù)環(huán)境。

作為全新一代通信標準，在經(jīng)歷了3G/4G時代“掌握標準就能掌握上游動能，進而推動下游產(chǎn)業(yè)持續(xù)演化”的歷史之后，關(guān)于新標準的行業(yè)競爭達到了空前的高度，由于全世界都不知道5G將會帶來怎樣的變化，而這也是之所以被“卡脖子”的關(guān)鍵原因，畢竟4G時代的應(yīng)用代表——短視頻自媒體就已經(jīng)被國產(chǎn)軟件牢牢把控。

“哪里有壓迫，哪里就有反抗?！奔热煌ㄐ艠藴适钦麄€數(shù)字產(chǎn)業(yè)的絕對上游，而5G方面的技術(shù)我們又走在了全世界的前頭：華為、中興、大唐、OPPO、vivo、聯(lián)想等企業(yè)的5G專利族聲明量占比達到了38%，比排名第二第三的韓國、美國之和還要高。再加上背靠龐大的用戶市場，將5G作為發(fā)展先鋒可以說是理所應(yīng)當?shù)倪x擇。

事實上在今年3月新基建拉動了一波關(guān)注后，社會各界對5G的熱情明顯消退，這說明國內(nèi)的5G布局已經(jīng)邁過了關(guān)注度最膨脹的階段，這個階段會不可避免地帶來過高的期待，所以隨后必將迎來一波“與期待有落差”的低谷期，我們現(xiàn)在基本就處于這個階段，比如你會聽到很多“5G好像也沒啥用？”的說法，要度過這個低谷期，就需要政策的扶持和應(yīng)用方式的進化齊頭并進，從而漸漸復(fù)蘇，直至成熟，這個過程在3G/4G時代也都經(jīng)歷過。

作為全球最大的市場，我國在全球智能手機出貨量中的占比達到了31%，而全球5G手機出貨量的72%都來自中國（數(shù)據(jù)來源：Counterpoint 2020年第二季度報告），預(yù)計2020年全年全球5G手機出貨量將達到2.78億臺，我國占比62%。從這個角度來看，民用5G終端在國內(nèi)已是大勢所趨。對于5G基建來說，現(xiàn)階段的接入層基站設(shè)備通過增強型4G基站+5G基站，或?qū)?G基站用戶面直通4G核心網(wǎng)，就能在低改造成本的情況下實現(xiàn)非獨立組網(wǎng)5G;承載網(wǎng)中傳和回傳技術(shù)方案已經(jīng)確定，前傳還需要進一步明確;SA獨立組網(wǎng)核心網(wǎng)理論上近期就會陸續(xù)公布商用?？紤]到5G頻段頻率高，信號穿透力差、傳播距離短，因此利用超小型化的皮飛基站做室分也將成必然，這也是《指導意見》提出“將各級政府機關(guān)、企事業(yè)單位、公共機構(gòu)優(yōu)先向基站建設(shè)開放，研究推動將5G基站納入商業(yè)樓宇、居民住宅建設(shè)規(guī)范”的原因，而5G的低時延優(yōu)勢在這個階段將會得到爆發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療等應(yīng)用開始顯現(xiàn)，所以未來走向是非常明晰的。

第三代半導體有望實現(xiàn)超車

大力發(fā)展第三代半導體技術(shù)已經(jīng)寫入了“十四五”規(guī)劃當中，擁有高度的優(yōu)先權(quán)，那么什么是第三代半導體呢？

第一代半導體材料指的是硅材料，第二代半導體指的是砷化鎵、磷化銦等，而第三代就是碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、金剛石、氮化鋁等等。需要注意的是，每一代之間并不是替代升級關(guān)系，更多還是在不同領(lǐng)域各司其職。

目前第一代硅芯片因其有著相對低的成本和仍未摸到天花板的性能，再加上極深的技術(shù)壁壘，仍然占據(jù)了95%的半導體市場，但硅材料禁帶寬度較窄和擊穿電場較低等物理屬性限制了其在光電子領(lǐng)域和高頻高功率器件方面的應(yīng)用。而第二代半導體因其出色的光通信能力，在通信產(chǎn)業(yè)騰飛的大背景下得到了很好的應(yīng)用，這兩代半導體我國企業(yè)的落后幅度較大。

而第三代半導體的主要特點是禁帶寬度大，以碳化硅為例，約為硅的3倍，導熱率為硅的4～5倍，擊穿電壓為硅的8倍，電子飽和漂移速度率為硅的2倍。這些優(yōu)勢意味著第三代半導體適用于制造耐高溫、高壓、大電流的高頻大功率器件，可大大減小開關(guān)導通損耗，較小的寄生電容也意味著可以成倍減小設(shè)備體積，減小銅等材料的消耗，因此非常適合射頻器件，也正符合發(fā)展5G的需求，因為5G基站會使用大數(shù)量陣列天線來實現(xiàn)更大的無線數(shù)據(jù)流量和連接可靠性，這種架構(gòu)需要相應(yīng)的射頻收發(fā)單元陣列配套，利用第三代半導體尺寸小、效率高和功率密度大的特點就能滿足高集成度需求。而且最關(guān)鍵是就技術(shù)水平來說，我國與國外的差距相對第一第二代半導體要小很多，所以我國半導體的領(lǐng)軍人物張汝京就曾表態(tài)，第三代半導體是我們超車的機會。

薄弱環(huán)節(jié)攻堅需要有“馬拉松精神”

《指導意見》還提出要加快新材料產(chǎn)業(yè)強弱項，圍繞保障大飛機、微電子制造、深海采礦等重點領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定，加快在光刻膠、高純靶材、高溫合金、高性能纖維材料、高強高導耐熱材料、耐腐蝕材料、大尺寸硅片、電子封裝材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。顯然，這些領(lǐng)域大多屬于“紅海市場”，技術(shù)壁壘也相對較高，攻堅難度大，國產(chǎn)需要很長的時間才能實現(xiàn)“自給自足”。

以光刻膠為例，我國的大部分光刻膠企業(yè)均涉及面板屏顯領(lǐng)域，而且具備一定的競爭力，但半導體光刻膠技術(shù)水平離國際先進水平差距很大，國內(nèi)企業(yè)市場份額不足40%，尤其是高分辨率光刻膠核心技術(shù)基本被日本和美國企業(yè)所壟斷。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的分析顯示，適用于6英寸硅片的436nm波長g線和365nm波長i線光刻膠的自給率約為20%，適用于8英寸硅片的248nm波長KrF光刻膠自給率不足5%，而適用于12英寸硅片的193nm波長ArF光刻膠完全依靠進口。目前來看，以科華微電子為代表的企業(yè)掌握了g/i線正性光刻膠、KrF光刻膠及配套試劑技術(shù)，正在進行ArF光刻膠的研發(fā)，與國際領(lǐng)先水平有較大差距。

目前來看，不少企業(yè)已經(jīng)開始進軍光刻膠領(lǐng)域，比如擬募資12億元投入光刻膠等材料研發(fā)的雅克科技;擬使用1億元超募資金投資的上海八億時空先進材料有限公司（暫定名），由該公司投資建設(shè)研發(fā)平臺，實施“先進材料研發(fā)項目”。其先進材料研發(fā)項目就包含了光刻膠方面。據(jù)悉，其重點研發(fā)平板顯示用光刻膠、5G分子天線用光刻膠及半導體用光刻膠。

8英寸和12英寸大尺寸硅片方面，市場基本已被日、德、韓和中國臺灣企業(yè)所壟斷，日本信越、日本盛高、中國臺灣環(huán)球晶圓、德國Silitronic和韓國LG這五大供應(yīng)商的市場份額達到了95%。2009年金瑞泓打破了8英寸硅片全依賴進口的局面，2017年掌握了12英寸硅片核心技術(shù)，這開了個好頭，而如上海新昇、超硅半導體、中環(huán)半導體以及立昂微等多家企業(yè)，目前宣布的12英寸硅片項目多達20個，總投資金額超過1400億元，12英寸硅片總規(guī)劃月產(chǎn)在2023年前后合計超過650萬片。

后來居上，任重道遠

總體而言，在5G、第三代半導體等新領(lǐng)域，我們相對國際水平有著較小的差距，甚至還有領(lǐng)先，這意味著未來的新生市場上我們有更高的概率搶占先機，但在傳統(tǒng)半導體產(chǎn)業(yè)，特別是先進制程工藝上，從上游材料到制備設(shè)備我們顯然都處于被“包圍”的狀態(tài)，所以現(xiàn)階段的目標與其說是突圍，不如說是先滿足自給自足， 一步步走出困境，可以說是任重而道遠。