四部門齊發(fā)聲，這些芯片的未來值得關(guān)注

薛山

當(dāng)仁不讓的“發(fā)動(dòng)機(jī)”：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(cái)政部等四部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資，培育壯大新增長點(diǎn)增長極的指導(dǎo)意見》（下文簡稱《指導(dǎo)意見》），針對(duì)目前面對(duì)的形勢(shì)提出了四大總體要求：聚焦重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、打造集聚發(fā)展高地、增強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)歷了3G/4G時(shí)代“掌握標(biāo)準(zhǔn)就能掌握上游動(dòng)能，進(jìn)而推動(dòng)下游產(chǎn)業(yè)持續(xù)演化”的歷史之后，關(guān)于新標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)競爭達(dá)到了空前的高度，由于全世界都不知道5G將會(huì)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(shí)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。”既然通信標(biāo)準(zhǔn)是整個(gè)數(shù)字產(chǎn)業(yè)的絕對(duì)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(dá)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(dāng)?shù)倪x擇。

事實(shí)上在今年3月新基建拉動(dòng)了一波關(guān)注后，社會(huì)各界對(duì)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(gè)階段會(huì)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(gè)階段，比如你會(huì)聽到很多“5G好像也沒啥用？”的說法，要度過這個(gè)低谷期，就需要政策的扶持和應(yīng)用方式的進(jìn)化齊頭并進(jìn)，從而漸漸復(fù)蘇，直至成熟，這個(gè)過程在3G/4G時(shí)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(jī)出貨量中的占比達(dá)到了31%，而全球5G手機(jī)出貨量的72%都來自中國（數(shù)據(jù)來源：Counterpoint 2020年第二季度報(bào)告），預(yù)計(jì)2020年全年全球5G手機(jī)出貨量將達(dá)到2.78億臺(tái)，我國占比62%。從這個(gè)角度來看，民用5G終端在國內(nèi)已是大勢(shì)所趨。對(duì)于5G基建來說，現(xiàn)階段的接入層基站設(shè)備通過增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)非獨(dú)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(jìn)一步明確;SA獨(dú)立組網(wǎng)核心網(wǎng)理論上近期就會(huì)陸續(xù)公布商用。考慮到5G頻段頻率高，信號(hào)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(dǎo)意見》提出“將各級(jí)政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、公共機(jī)構(gòu)優(yōu)先向基站建設(shè)開放，研究推動(dòng)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(shí)延優(yōu)勢(shì)在這個(gè)階段將會(huì)得到爆發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)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(dǎo)體有望實(shí)現(xiàn)超車

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

第一代半導(dǎo)體材料指的是硅材料，第二代半導(dǎo)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(jí)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(duì)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體我國企業(yè)的落后幅度較大。

而第三代半導(dǎo)體的主要特點(diǎn)是禁帶寬度大，以碳化硅為例，約為硅的3倍，導(dǎo)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(shì)意味著第三代半導(dǎo)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(dǎo)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?yàn)?G基站會(huì)使用大數(shù)量陣列天線來實(shí)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(dǎo)體尺寸小、效率高和功率密度大的特點(diǎn)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(duì)第一第二代半導(dǎo)體要小很多，所以我國半導(dǎo)體的領(lǐng)軍人物張汝京就曾表態(tài)，第三代半導(dǎo)體是我們超車的機(jī)會(huì)。

薄弱環(huán)節(jié)攻堅(jiān)需要有“馬拉松精神”

《指導(dǎo)意見》還提出要加快新材料產(chǎn)業(yè)強(qiáng)弱項(xiàng)，圍繞保障大飛機(jī)、微電子制造、深海采礦等重點(diǎn)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(qiáng)高導(dǎo)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(duì)較高，攻堅(jiān)難度大，國產(chǎn)需要很長的時(shí)間才能實(shí)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(dǎo)體光刻膠技術(shù)水平離國際先進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)空先進(jìn)材料有限公司（暫定名），由該公司投資建設(shè)研發(fā)平臺(tái)，實(shí)施“先進(jìn)材料研發(fā)項(xiàng)目”。其先進(jìn)材料研發(fā)項(xiàng)目就包含了光刻膠方面。據(jù)悉，其重點(diǎn)研發(fā)平板顯示用光刻膠、5G分子天線用光刻膠及半導(dǎo)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(tái)灣企業(yè)所壟斷，日本信越、日本盛高、中國臺(tái)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(dá)到了95%。2009年金瑞泓打破了8英寸硅片全依賴進(jìn)口的局面，2017年掌握了12英寸硅片核心技術(shù)，這開了個(gè)好頭，而如上海新昇、超硅半導(dǎo)體、中環(huán)半導(dǎo)體以及立昂微等多家企業(yè)，目前宣布的12英寸硅片項(xiàng)目多達(dá)20個(gè)，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(jì)超過650萬片。

后來居上，任重道遠(yuǎn)

總體而言，在5G、第三代半導(dǎo)體等新領(lǐng)域，我們相對(duì)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(jī)，但在傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，特別是先進(jìn)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(biāo)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(yuǎn)。