新能源時代無錫功率半導體產業發展路徑研究

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，功率半導體器件成為電子領域的核心產品之一。新能源時代節能、環保成為我國各行各業發展的主要導向，其中，功率半導體器件核心技術的發展成為推動電子領域節能環保的主要趨勢。本文以無錫功率半導體產業為例，分析了新能源時代無錫功率半導體產業發展現狀和面臨的挑戰，結合當前研究成果，從建立科研平臺、探索自主創新的發展路徑、掌握關鍵核心技術和大力發展半導體產業人才培養四方面給出了建議，以期對無錫功率半導體產業發展以及我國集成電路產業發展具有指導意義。

關鍵詞：新能源；功率半導體；人才培養；自主創新

中圖分類號：TN305????文獻標識碼：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

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

2020年，國務院印發了《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策》，提到要聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術等關鍵核心技術研發，在高端封裝測試、新一代半導體技術等領域，結合行業特點推動各類創新平臺建設。新型集成電路作為國家的支柱性產業，是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量，不僅對國民經濟和生產生活至關重要，而且對國家的信息安全與綜合國力具有戰略性意義。近年來，“新基建”逐漸成為中國經濟的熱門關鍵詞。5G、新能源等“新基建”均涉及功率半導體等基礎元器件，功率半導體器件成為“新基建”的“心臟”。功率半導體器件作為電能變換和處理的“CPU”，是實施電能傳輸、處理、存儲和控制的關鍵所在，凡是用電的地方都離不開功率半導體器件或裝置。在新能源時代，傳統的功率半導體核心技術能否適應當前節能時代的新要求，傳統的功率半導體各個環節的產業鏈能否保證新基建實現高質量、可持續的創新發展，是當前功率半導體器件產業面臨的重要挑戰[1]。

在中國集成電路產業中，江蘇省的集成電路產業起步早、基礎好、發展快，在中國集成電路產業有舉足輕重的地位。在國家長三角一體化發展戰略下，無錫作為長三角的重要組成部分，是集成電路產業創新發展的“先導區”，在前期取得了全國矚目的成績。2023年無錫提出的“465”現代產業體系明確指出，?集成電路是四大地標產業之一。產業布局空間以無錫市新吳區為核心，針對不同開發區的發展特點、區域優勢和產業定位，分別發展不同類型地標產業，形成了完整的集成電路產業鏈，具有豐富的功率半導體產業內容[2]。

1??新能源時代無錫功率半導體器件產業現狀和面臨的挑戰

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

在當下新能源日新月異的時代，隨著科技的不斷進步和發展，功率器件作為電子領域的核心產品之一，在各行各業被廣泛應用。無錫是我國較早形成集成電路產業鏈的地區，在上世紀八九十年代取得了全國矚目的成績。經過四十幾年的發展，已經形成了從設計、封裝、測試、材料、設備到服務的完整集成電路產業鏈[3]。聚集了海力士、東芝半導體等國際集成電路企業，本土的華潤、芯朋等企業也快速發展。但是，無錫的功率半導體產業仍然無法擺脫國際競爭技術壟斷的影響，導致近年來產業核心關鍵技術難以得到突破，與國外技術水平存在很大差距。如何發揮功率半導體產業優勢，加快產業核心技術的自主創新是無錫功率半導體產業當前必須攻克的難題。另外，近年無錫功率半導體產業發展速度變緩，新能源時代下面臨著很多來自于內部和外部因素的挑戰。

技術創新的挑戰：新能源時代，隨著各種新技術的不斷涌現，電子產業也迎來技術創新的新時代，功率器件產業需要時刻跟進，進行技術的研究和開發。同時由于技術創新所依賴的資金和人才資源及相關產業鏈還不夠完善，給功率半導體器件產業的技術創新帶來挑戰[4]。

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

應用需求的挑戰：隨著新能源應用領域的發展，對功率半導體器件的產品結構和適用性也是一個重要挑戰。

專業人才儲備不足的挑戰：半導體產業屬于技術密集型行業，對人才的知識背景、研究開發能力以及專業經驗要求很高。國內功率半導體產業起步較歐美同行業較晚，具有全面的知識儲備、豐富的研發技術和經營經驗、符合該產業需求的人才較為稀缺，一定程度上抑制了功率半導體產業的進一步發展[5]。

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

2??無錫功率半導體產業發展對策

2.1?建立科研平臺是提高功率半導體技術服務能力的基礎

隨著集成電路產業的快速發展，芯片的可靠性測試和失效分析變得日益重要。然而，當前無錫高新區及周邊區域半導體企業在可靠性測試方面面臨著生產能力不足、設備投資高、人員技術能力不足等問題。同時，無錫高新區內90%以上的半導體企業需要通過委外服務來獲得可靠性測試服務，這不僅會增加生產成本，還會對芯片研發效率造成嚴重影響。

因此，通過建立功率半導體器件科研平臺，可以提高無錫高新區的可靠性測試等服務能力，滿足半導體企業在產業鏈環節中的需求。平臺通過整合校內外的半導體領域專家和技術人才，配備相關設備，不斷提高為企業提供公共技術服務的能力。通過建立功率半導體科研平臺，高新區內的中小型半導體企業可以得到更便捷、高效、低成本的相關技術服務，提高產品質量和競爭力；科研平臺的建立還可以促進學術界和產業界之間的合作，推動功率半導體技術的創新發展。還可以為無錫高新區的中小企業提供技術支持和資源共享，促進產業協同發展，對推動無錫高新區半導體產業的發展、提升城市創新能力具有重要意義。更重要的是，科研平臺的發展將有利于學習集成電路相關專業學生的培養，提升教師的科研和對外服務能力，最終反哺到教學，提升學生培養質量，從而向企業輸送更優質人才。

2.2自主創新是新能源時代功率半導體產業的支撐

半導體產業是現代電子信息類產業的基礎和核心，是科技革命和產業變革的關鍵引導力量，無錫市集成電路設計產業以中小型企業居多，面對先進技術的支持、產能的分配、資源議價能力存在巨大的難題。而功率半導體產業對地方經濟發展貢獻很大，且無錫半導體產業具有良好的產業基礎和比較優勢，對相關產業的牽引帶動影響也很大。同時，由于功率半導體產業在信息技術發展過程中扮演著重要角色，為無錫新一代信息產業的發展起到支持和推動作用。半導體產業也是助推無錫產業轉型升級、打造無錫經濟發展的新動能和新增長點的抓手，更是產業強市戰略的重中之重。可見，新能源時代必須開展功率半導體產業技術的創新發展研究，推動功率半導體各個環節的核心技術攻關，保證產業實現高質量、可持續的創新發展，以期未來能夠實現超低損耗功率系統設計，為節能減排和綠色低功耗電子系統提供支撐。

2.3掌握功率半導體關鍵核心技術是國民經濟、安全的保障

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

2.4?大力發展功率半導體產業人才培養是前提

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

功率半導體產業屬于高科技產業，對專業技術人才具有較高的要求，這方面人才來源主要有兩個：一是國內本土培養，二是外部引進。根據產業快速發展需求，目前半導體行業內專業技術人才輸送相對稀缺，遠遠不能滿足半導體行業發展需求，因此，我國必須提高集成電路半導體專業人才培養力度。而且國內功率半導體行業目前處于瓶頸期，也難以吸引行業頂尖專業人才，因此，專業人才培養是功率半導體產業發展的前提，只有高端專業人才的加持，產業技術發展才有希望。如何在新能源時代下繼續發揮無錫已有產業優勢，依托無錫高新區雄厚的產業基礎、人才引進、專業技術背景，合理化人才布局、大中專布局、專業院校布局等，深化“創新驅動、校企合作、產教融合”的人才培養模式，打造創新人才高地，找到一條持續快速發展的路徑，是目前功率半導體產業發展首要解決的問題[7]。

結語

隨著新能源時代的到來和科技的進步，功率半導體產業核心關鍵技術的發展迫在眉睫。我國是全球主要的電子信息制造業生產基地，也是全世界產業規模最大、發展最快的功率半導體市場，我國半導體產業在“十三五”期間取得了顯著突破，而無錫一直以來是我國半導體產業發展的“排頭兵”，如何在新能源時代繼續發展已有產業優勢，突破當前面臨的困境，找到一條能持續快速發展的路徑，提出自主創新的對策對于無錫功率半導體產業發展具有非常重要的現實意義。

參考文獻：

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[3]楊道州，苗欣苑，邱祎杰.?我國集成電路產業發展的競爭態勢與對策研究[J].科研管理，2021，42（5）：47-56.

[4]郝躍.?高效能半導體器件進展與展望[J].?重慶郵電大學學報（自然科學版），2021，?33（6）：885-890.

[5]管開軒，?余江，?周建中，?等.?高水平科技自立自強下我國集成電路人才培養“痛點”與對策[J].?中國科學院院刊，?2023，?38（02）：?324-332.

[6]侯群，?周穎，劉碩，等.?集成電路設計需求現狀與人才培養對策分析[J].?教育現代化，?2020，?7（09）：13-15.

[7]殷亞云.?中國集成電路設計業的發展展望[J].?集成電路應用，?2020，?37（04）：?128-129.

基金項目：2023年無錫市科協軟科學研究課題（KX-23-C125）；2021年江蘇省教育科學“十四五”規劃項目（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，碩士生導師，研究方向：半導體器件設計和制造工藝；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：學生教育管理、創新創業教育。

*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。