新能源時代無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑研究

張海燕 朱玉琨 崔娟娟 李蕾蕾 陳薇

摘要：隨著科技的不斷進步，功率半導(dǎo)體器件成為電子領(lǐng)域的核心產(chǎn)品之一。新能源時代節(jié)能、環(huán)保成為我國各行各業(yè)發(fā)展的主要導(dǎo)向，其中，功率半導(dǎo)體器件核心技術(shù)的發(fā)展成為推動電子領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保的主要趨勢。本文以無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為例，分析了新能源時代無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，結(jié)合當(dāng)前研究成果，從建立科研平臺、探索自主創(chuàng)新的發(fā)展路徑、掌握關(guān)鍵核心技術(shù)和大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)四方面給出了建議，以期對無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：新能源；功率半導(dǎo)體；人才培養(yǎng)；自主創(chuàng)新

中圖分類號：TN305????文獻標(biāo)識碼：A

Research?on?the?Development?Path?of??Wuxi??Power??Semiconductor?Industry?in?the?New?Energy?Era

Zhang?Haiyan1，2??Zhu?Yukun1??Cui?Juanjuan2*??Li?Leilei1???Chen?Wei1

• Wuxi?Vocational?College?of?Science?and?Technology??Jiangsu?Wuxi?214029；

2.Guangling?College，?Yangzhou?University???Jiangsu?Yangzhou?225009

Abstract：?With?the?continuous?advancement?of?technology，?power?semiconductor?devices?have?become?one?of?the?core?products?in?the?field?of?electronics.?In?the?era?of?new?energy，?energy?efficiency?and?environmental?protection?have?become?the?main?directions?for?development?across?various?industries?in?our?country.?Among?them，?the?development?of?core?technology?in?power?semiconductor?devices?has?become?a?major?trend?driving?energy?conservation?and?environmental?protection?in?the?electronic?field.?Taking?the?power?semiconductor?industry?in?Wuxi?as?an?example，?this?paper?analyzes?the?current?development?status?and?challenges?faced?by?the?power?semiconductor?industry?in?the?era?of?new?energy.?Combining?with?current?research?achievements，?suggestions?are?provided?from?three?aspects：?exploring?the?development?path?of?independent?innovation，?mastering?key?core?technologies，?and?vigorously?developing?semiconductor?industry?talents.?The?aim?is?to?provide?guidance?for?the?development?of?the?power?semiconductor?industry?in?Wuxi?and?the?integrated?circuit?industry?in?our?country.

Keywords：?new?energy;?power?semiconductor;?talent?training;?independent?innovation

新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，即剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、風(fēng)電能等。近年來，以風(fēng)力和太陽能發(fā)電為主的新能源發(fā)展勢頭強勁，一場歷史性的能源變革正在全球范圍內(nèi)孕育，中國也在這次能源變革中迎接挑戰(zhàn)。

2020年，國務(wù)院印發(fā)了《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》，提到要聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，在高端封裝測試、新一代半導(dǎo)體技術(shù)等領(lǐng)域，結(jié)合行業(yè)特點推動各類創(chuàng)新平臺建設(shè)。新型集成電路作為國家的支柱性產(chǎn)業(yè)，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量，不僅對國民經(jīng)濟和生產(chǎn)生活至關(guān)重要，而且對國家的信息安全與綜合國力具有戰(zhàn)略性意義。近年來，“新基建”逐漸成為中國經(jīng)濟的熱門關(guān)鍵詞。5G、新能源等“新基建”均涉及功率半導(dǎo)體等基礎(chǔ)元器件，功率半導(dǎo)體器件成為“新基建”的“心臟”。功率半導(dǎo)體器件作為電能變換和處理的“CPU”，是實施電能傳輸、處理、存儲和控制的關(guān)鍵所在，凡是用電的地方都離不開功率半導(dǎo)體器件或裝置。在新能源時代，傳統(tǒng)的功率半導(dǎo)體核心技術(shù)能否適應(yīng)當(dāng)前節(jié)能時代的新要求，傳統(tǒng)的功率半導(dǎo)體各個環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈能否保證新基建實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)的創(chuàng)新發(fā)展，是當(dāng)前功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)[1]。

在中國集成電路產(chǎn)業(yè)中，江蘇省的集成電路產(chǎn)業(yè)起步早、基礎(chǔ)好、發(fā)展快，在中國集成電路產(chǎn)業(yè)有舉足輕重的地位。在國家長三角一體化發(fā)展戰(zhàn)略下，無錫作為長三角的重要組成部分，是集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的“先導(dǎo)區(qū)”，在前期取得了全國矚目的成績。2023年無錫提出的“465”現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系明確指出，?集成電路是四大地標(biāo)產(chǎn)業(yè)之一。產(chǎn)業(yè)布局空間以無錫市新吳區(qū)為核心，針對不同開發(fā)區(qū)的發(fā)展特點、區(qū)域優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)定位，分別發(fā)展不同類型地標(biāo)產(chǎn)業(yè)，形成了完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，具有豐富的功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)內(nèi)容[2]。

1??新能源時代無錫功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)

近年來，全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模在穩(wěn)步增長。中國的功率半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展起步相對較晚，技術(shù)實力、產(chǎn)品穩(wěn)定性相較國際同行實力較弱，中高端產(chǎn)品大部分以進口為主。近幾年，我國加快了自主創(chuàng)新的研發(fā)力度，不僅在政策上給予高度支持，在生產(chǎn)上也不斷自我突破，功率半導(dǎo)體市場規(guī)模迅速增長，下游行業(yè)需求增加，尤其是中高端產(chǎn)品需求增加。

在當(dāng)下新能源日新月異的時代，隨著科技的不斷進步和發(fā)展，功率器件作為電子領(lǐng)域的核心產(chǎn)品之一，在各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用。無錫是我國較早形成集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的地區(qū)，在上世紀(jì)八九十年代取得了全國矚目的成績。經(jīng)過四十幾年的發(fā)展，已經(jīng)形成了從設(shè)計、封裝、測試、材料、設(shè)備到服務(wù)的完整集成電路產(chǎn)業(yè)鏈[3]。聚集了海力士、東芝半導(dǎo)體等國際集成電路企業(yè)，本土的華潤、芯朋等企業(yè)也快速發(fā)展。但是，無錫的功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍然無法擺脫國際競爭技術(shù)壟斷的影響，導(dǎo)致近年來產(chǎn)業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)難以得到突破，與國外技術(shù)水平存在很大差距。如何發(fā)揮功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，加快產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的自主創(chuàng)新是無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)當(dāng)前必須攻克的難題。另外，近年無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度變緩，新能源時代下面臨著很多來自于內(nèi)部和外部因素的挑戰(zhàn)。

技術(shù)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)：新能源時代，隨著各種新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，電子產(chǎn)業(yè)也迎來技術(shù)創(chuàng)新的新時代，功率器件產(chǎn)業(yè)需要時刻跟進，進行技術(shù)的研究和開發(fā)。同時由于技術(shù)創(chuàng)新所依賴的資金和人才資源及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈還不夠完善，給功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新帶來挑戰(zhàn)[4]。

新能源時代產(chǎn)品降本增效的挑戰(zhàn)：隨著新能源時代的到來，如何在不影響品質(zhì)和性能的前提下降低成本，提高效率是功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)面臨的又一個挑戰(zhàn)。

應(yīng)用需求的挑戰(zhàn)：隨著新能源應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，對功率半導(dǎo)體器件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和適用性也是一個重要挑戰(zhàn)。

專業(yè)人才儲備不足的挑戰(zhàn)：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)，對人才的知識背景、研究開發(fā)能力以及專業(yè)經(jīng)驗要求很高。國內(nèi)功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步較歐美同行業(yè)較晚，具有全面的知識儲備、豐富的研發(fā)技術(shù)和經(jīng)營經(jīng)驗、符合該產(chǎn)業(yè)需求的人才較為稀缺，一定程度上抑制了功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展[5]。

功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國際競爭力帶來的挑戰(zhàn)：國際領(lǐng)先企業(yè)經(jīng)歷了較長時期的發(fā)展積累，技術(shù)實力強、品牌知名度高，占據(jù)了全球主要市場份額。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步晚，近年來在技術(shù)工藝方面雖然已取得了很大進步，具備了一定的競爭力，但仍存在很多行業(yè)痛點，比如無錫的功率半導(dǎo)體器件可靠性測試與分析，由于設(shè)備投資比較大，對人員技術(shù)能力要求高，面臨可靠性測試產(chǎn)能不足的問題，必須依靠委外服務(wù)，對芯片的研發(fā)效率影響嚴(yán)重。因此，新能源時代下，提出自主創(chuàng)新對策對于無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2??無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

2.1?建立科研平臺是提高功率半導(dǎo)體技術(shù)服務(wù)能力的基礎(chǔ)

隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芯片的可靠性測試和失效分析變得日益重要。然而，當(dāng)前無錫高新區(qū)及周邊區(qū)域半導(dǎo)體企業(yè)在可靠性測試方面面臨著生產(chǎn)能力不足、設(shè)備投資高、人員技術(shù)能力不足等問題。同時，無錫高新區(qū)內(nèi)90%以上的半導(dǎo)體企業(yè)需要通過委外服務(wù)來獲得可靠性測試服務(wù)，這不僅會增加生產(chǎn)成本，還會對芯片研發(fā)效率造成嚴(yán)重影響。

因此，通過建立功率半導(dǎo)體器件科研平臺，可以提高無錫高新區(qū)的可靠性測試等服務(wù)能力，滿足半導(dǎo)體企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中的需求。平臺通過整合校內(nèi)外的半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＜液图夹g(shù)人才，配備相關(guān)設(shè)備，不斷提高為企業(yè)提供公共技術(shù)服務(wù)的能力。通過建立功率半導(dǎo)體科研平臺，高新區(qū)內(nèi)的中小型半導(dǎo)體企業(yè)可以得到更便捷、高效、低成本的相關(guān)技術(shù)服務(wù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力；科研平臺的建立還可以促進學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界之間的合作，推動功率半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。還可以為無錫高新區(qū)的中小企業(yè)提供技術(shù)支持和資源共享，促進產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，對推動無錫高新區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、提升城市創(chuàng)新能力具有重要意義。更重要的是，科研平臺的發(fā)展將有利于學(xué)習(xí)集成電路相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，提升教師的科研和對外服務(wù)能力，最終反哺到教學(xué)，提升學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，從而向企業(yè)輸送更優(yōu)質(zhì)人才。

2.2自主創(chuàng)新是新能源時代功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的支撐

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代電子信息類產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵引導(dǎo)力量，無錫市集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)以中小型企業(yè)居多，面對先進技術(shù)的支持、產(chǎn)能的分配、資源議價能力存在巨大的難題。而功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對地方經(jīng)濟發(fā)展貢獻很大，且無錫半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和比較優(yōu)勢，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的牽引帶動影響也很大。同時，由于功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在信息技術(shù)發(fā)展過程中扮演著重要角色，為無錫新一代信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到支持和推動作用。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也是助推無錫產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、打造無錫經(jīng)濟發(fā)展的新動能和新增長點的抓手，更是產(chǎn)業(yè)強市戰(zhàn)略的重中之重?？梢姡履茉磿r代必須開展功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展研究，推動功率半導(dǎo)體各個環(huán)節(jié)的核心技術(shù)攻關(guān)，保證產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)的創(chuàng)新發(fā)展，以期未來能夠?qū)崿F(xiàn)超低損耗功率系統(tǒng)設(shè)計，為節(jié)能減排和綠色低功耗電子系統(tǒng)提供支撐。

2.3掌握功率半導(dǎo)體關(guān)鍵核心技術(shù)是國民經(jīng)濟、安全的保障

功率半導(dǎo)體是信息技術(shù)與先進制造之間的橋梁，是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)，國民經(jīng)濟和國防工業(yè)都離不開它。新能源時代，世界各國對節(jié)能減排的需求越來越迫切，功率半導(dǎo)體器件已從傳統(tǒng)的工業(yè)控制和4C領(lǐng)域邁向新能源、軌道交通、變頻家電等諸多產(chǎn)業(yè)。但是，由于近年來中美貿(mào)易摩擦不斷，美國千方百計打壓中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進步，我國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全受到威脅，在如此惡劣的國際競爭環(huán)境下，如何更好地保護這一關(guān)系著國家信息技術(shù)發(fā)展命脈的產(chǎn)業(yè)，中國功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)國產(chǎn)化、自主化和創(chuàng)新化的關(guān)鍵核心技術(shù)才是出路，才能使部分功率半導(dǎo)體器件起到國產(chǎn)替代作用，全方面、全鏈條突破國外對技術(shù)的封鎖，不僅對國防工業(yè)和國民經(jīng)濟至關(guān)重要，而且對國家的國防安全以及綜合國力具有重要戰(zhàn)略性意義。

2.4?大力發(fā)展功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)是前提

在國家政策的大力扶持和市場需求的強烈刺激下，中國功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，技術(shù)水平大幅提升，技術(shù)實力獲得長足發(fā)展，多項技術(shù)取得重要突破，但在尖端技術(shù)層面仍然與國外發(fā)達國家存在較大差距，部分“卡脖子”技術(shù)依然受制于人，雖然政府相關(guān)政策密集出臺，資金投入持續(xù)加大，但引導(dǎo)扶持的效果并不理想，無錫的功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展劣勢依然存在，尤其芯片設(shè)計以及制造方面在技術(shù)上并未取得快速突破。因此，急需大量功率半導(dǎo)體專業(yè)人才進行核心技術(shù)攻關(guān)和突破[6]。

功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)屬于高科技產(chǎn)業(yè)，對專業(yè)技術(shù)人才具有較高的要求，這方面人才來源主要有兩個：一是國內(nèi)本土培養(yǎng)，二是外部引進。根據(jù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展需求，目前半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)專業(yè)技術(shù)人才輸送相對稀缺，遠遠不能滿足半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展需求，因此，我國必須提高集成電路半導(dǎo)體專業(yè)人才培養(yǎng)力度。而且國內(nèi)功率半導(dǎo)體行業(yè)目前處于瓶頸期，也難以吸引行業(yè)頂尖專業(yè)人才，因此，專業(yè)人才培養(yǎng)是功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提，只有高端專業(yè)人才的加持，產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展才有希望。如何在新能源時代下繼續(xù)發(fā)揮無錫已有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，依托無錫高新區(qū)雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人才引進、專業(yè)技術(shù)背景，合理化人才布局、大中專布局、專業(yè)院校布局等，深化“創(chuàng)新驅(qū)動、校企合作、產(chǎn)教融合”的人才培養(yǎng)模式，打造創(chuàng)新人才高地，找到一條持續(xù)快速發(fā)展的路徑，是目前功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展首要解決的問題[7]。

結(jié)語

隨著新能源時代的到來和科技的進步，功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。我國是全球主要的電子信息制造業(yè)生產(chǎn)基地，也是全世界產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、發(fā)展最快的功率半導(dǎo)體市場，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在“十三五”期間取得了顯著突破，而無錫一直以來是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“排頭兵”，如何在新能源時代繼續(xù)發(fā)展已有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，突破當(dāng)前面臨的困境，找到一條能持續(xù)快速發(fā)展的路徑，提出自主創(chuàng)新的對策對于無錫功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。

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基金項目：2023年無錫市科協(xié)軟科學(xué)研究課題（KX-23-C125）；2021年江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃項目（D/2021/01/50）

作者簡介：張海燕（1977—?），女，漢族，山西大同人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：半導(dǎo)體器件設(shè)計和制造工藝；朱玉琨（1989—?），男，漢族，山西晉城人，博士，講師，研究方向：雷達信號處理；李蕾蕾（1980—?），女，漢族，云南昆明人，博士，副教授，研究方向：半導(dǎo)體器件可靠性研究；陳薇（1984—?），女，漢族，江蘇如皋人，本科，副教授，研究方向：學(xué)生教育管理、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

*通訊作者：崔娟娟（1989—?），女，漢族，江蘇東臺人，碩士，講師，研究方向：人工智能。