寧波市第三代半導體產業現狀與創新發展對策研究

摘要：在全球科技競爭不斷加劇的背景下，伴隨著新能源汽車、新一代通信等產業的蓬勃發展，第三代半導體已成為各國政府、企業及科研機構競相追逐的技術高地。文章聚焦第三代半導體產業，闡述了其基本定義、產業鏈結構、市場前景、技術發展方向與挑戰等內容。以寧波市為例，立足地方產業發展需要，從政策體系構建、產業培育發展、創新能力建設3個方面總結梳理其第三代半導體產業發展現狀，基于現狀進一步分析產業發展中存在的短板，并從平臺建設、技術攻關、產創聯動、科技金融與招商等方面提出針對性的對策建議。這些建議旨在推動寧波市第三代半導體產業快速創新發展，同時為其他城市前瞻謀劃第三代半導體產業提供有益的參考。

關鍵詞：第三代半導體；產業現狀；創新發展對策

中圖分類號：F426.63" " " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：1674-0688（2024）04-0028-05

0 引言

隨著中美博弈加速邁向科技戰場，以高端芯片為代表的信息產業科技競爭日益激烈，半導體作為信息產業的基石成為競爭的焦點［1］。2022年8月9日，美國總統拜登在白宮簽署了《2022年芯片與科學法案》，旨在大力投資推動半導體產業發展。同期，歐盟公布《歐洲芯片法案》，該法案的推出是為了應對未來可能出現的芯片供應危機。2023年8月美國商務部更是對以金剛石和氧化鎵為代表的寬禁帶半導體材料等4項技術實施出口管制。我國早在2016年就將第三代半導體產業列為重點發展方向，后又寫入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》，明確提出要在“集成電路”領域發展“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體”，科技部圍繞第三代半導體材料、器件與核心制造裝備進行了全面布局，工業和信息化部將發展第三代半導體產業納入《“十四五”原材料工業發展規劃》。近年來，在新能源汽車、新一代網絡通信技術、新能源等終端應用產業高速發展的帶動下，第三代半導體產業進入快速成長期，展示出廣闊的應用前景，預計全球將形成萬億美元的應用市場。新賽道發展潛力巨大，各地紛紛謀劃布局，例如北京、上海、深圳等地出臺了發展新興產業與未來產業的政策，均將第三代半導體產業作為重點發展對象。據不完全統計，截至2022年底，各級政府共頒布了29項與第三代半導體產業相關的政策法規，涉及10個省（直轄市），已然成為區域競爭的新風口。

相較于部分先行城市，寧波市在集成電路產業，尤其是第三代半導體產業的發展起步略晚，但近年來通過項目招引、企業引育、人才集聚等形式，相關產業已成燎原之勢。本文聚焦政策、產業、創新3個維度，進一步探討了企業、載體、項目及產品的具體情況，剖析了寧波市第三代半導體產業的發展現狀，總結其發展過程中存在的短板，并從平臺、技術、產業、金融等方面提出針對性的建議，為寧波市加速第三代半導體產業發展提供決策支撐，為其他城市前瞻謀劃第三代半導體產業提供參考。

1 第三代半導體產業概況

1.1 第三代半導體產業的定義

第三代半導體產業是指以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體材料為基礎，進行相關產品研發、制造和銷售的新興產業［2］。國際上一般把禁帶寬度（Eg）大于或等于2.3 eV的半導體材料稱為第三代半導體材料，它具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率等物理特性［3］。常見的第三代半導體材料包括碳化硅、氮化鎵、金剛石、氧化鋅、氮化鋁等，其中碳化硅和氮化鎵技術的發展相對成熟，在功率器件、射頻器件等領域已經開始顯現其技術性能優勢，而金剛石、氧化鋅、氮化鋁等材料尚處于研發起步階段。第三代半導體材料的應用前景廣闊，可廣泛應用于新能源汽車、智能電網、半導體照明、新一代移動通信、消費電子等領域，已然成為全球半導體產業新的戰略競爭高地［4］。

1.2 第三代半導體產業鏈結構與應用前景

參考馬承柏［5］和程俊杰等［6］的研究，本文將第三代半導體產業鏈分為上游、中游、下游及應用4個環節（見圖1），上游為原材料環節，包括襯底、外延片和其他輔助材料；中游為半導體制造環節，包括IC設計、晶圓制造和封裝測試；下游為器件環節，包括微波射頻、電力電子和光電子等器件；應用環節則包括新能源汽車、新能源、電力系統、光電顯示、網絡通信等領域。

近年來，得益于新能源汽車、光伏儲能等多重需求的強力拉動，第三代半導體材料、器件正快速實現從技術研發到規?；慨a，推動第三代半導體制造成本快速降低，第三代半導體發展邁入“成長期”。智研咨詢研究估算［7］，預計到2028年，我國第三代半導體市場規模將由2023年的152.15億元增長到583.17億元，年均復合增長率超30%。

1.3 第三代半導體技術發展方向與挑戰

目前，我國第三代半導體產業已覆蓋從襯底、外延、設計、制造、封測到應用的產業全鏈條。氮化鎵、碳化硅等寬禁帶化合物半導體，未來將向更大尺寸、更低成本、更高性能方向發展。

在氮化鎵領域，面臨的主要挑戰包括突破高頻率技術瓶頸、解決高線性和低工作電壓問題、實現15.24 cm、20.32 cm、30.48 cm（6寸、8寸、12寸）硅襯底的氮化鎵材料量產、研制和應用萬伏以上高壓電力電子器件等。碳化硅領域面臨的挑戰包括實現大尺寸、低缺陷的完美襯底材料，以及研制高可靠性的超高壓、超大功率和低損耗器件。寬禁帶、其他化合物與硅異質異構集成電路的設計、制造與封裝也是需要攻克的技術難點。同時，超寬禁帶半導體、低維碳基與二維材料、半導體量子材料等新型半導體材料近年來實現快速發展。

2 寧波市第三代半導體產業創新發展現狀

2.1 政策體系構建情況

“十四五”以來，寧波市大力發展以第三代半導體為代表的集成電路產業，前瞻布局第三代半導體領域，并加速相關政策支持體系的構建與完善。例如，2020年出臺了《寧波市特色工藝集成電路產業鏈培育方案》，明確了第三代半導體產業重點培育的產品、企業、項目、招商目標和科技攻關方向，將新能源汽車用功率器件作為主要的突破領域。2021年和2022年先后出臺了《寧波市加快集成電路產業發展的若干政策》《寧波市電子信息產業集群發展規劃（2021-2025年）》，進一步明確了發展重點：推動集成電路用大尺寸硅片及外延片，以及氮化鎵、碳化硅、氧化鋅等寬禁帶第三代半導體材料的研發與生產，并為此類領域提供最高達2 000萬元的支持。2023年的政府工作報告確實強調了前瞻布局的重要性，特別是對第三代半導體、柔性電子等未來產業的布局。2023年9月《寧波市加快培育發展未來產業行動方案》提出要超前布局金剛石、氧化鎵等超寬禁帶下一代半導體材料。表明寧波市已經認識到這些新型半導體材料在未來產業發展中的重要性，并計劃通過提前布局來搶占先機。

以市級政策統籌引領，區縣層面也紛紛出臺相關配套支持政策，逐步形成上下聯動、同向發力的政策體系，如鎮海區于2023年7月發布《鎮海區集成電路產業發展專項政策》，鼓勵引進和投資集成電路產業項目、加速培育和壯大集成電路企業、鼓勵集成電路企業加強研發和創新、完善集成電路產業生態；2021年北侖區出臺《關于加快集成電路產業人才引進培養的暫行辦法》，為集成電路人才提供周到服務和支持。

2.2 產業培育發展情況

2016—2022年，寧波市集成電路產業產值從51.53億元提升至490.4億元，6年完成了近10倍的增長，產業規模接近成都市（516億元），產業鏈成熟度、企業集聚度都有質的飛躍。在第三代半導體領域，學者蔣月萍等［8］的研究顯示，寧波市第三代半導體注冊企業數量達到2 865家，其中極具代表性的優勢名企數量達到135家，近年來引進落地了第三代半導體項目，比亞迪半導體股份有限公司投資10億元新建碳化硅產線，寧波甬晶半導體科技有限公司投資10億元開展第三代半導體晶圓材料生產。本文基于135家代表性企業的數據，在空間和產業鏈環節兩個層面對代表性企業分布情況展開分析。

從空間分布情況來看，北侖區、前灣新區和余姚市的產業集聚效應初顯且各具特色。其中，北侖區集聚了中芯國際集成電路制造有限公司、比亞迪半導體股份有限公司、寧波錸微半導體有限公司等代表性企業28家，目前全區正以柴橋芯港小鎮為核心打造全國芯片重鎮，在晶圓制造、車規級芯片產品等方面具有一定的優勢。前灣新區是全市第三代半導體產業發展最快的區域，近年來落地“中電化合物”項目，重金引入清純半導體，集聚了寧波群芯微電子股份有限公司、寧波奧拉半導體股份有限公司等22家相關領域企業。余姚市做強封裝測試環節，集聚了甬矽電子（寧波）股份有限公司、寧波泰睿思微電子有限公司等18家相關領域的企業，其中基合半導體（寧波）有限公司已完成千萬元A輪融資，成為賽道明星企業。

從產業鏈環節分布來看，寧波市第三代半導體企業主要集中在下游的器件環節，上游原材料和中游制造環節的企業各占1/4左右。在上游原材料環節，核心的外延片、襯底材料生產企業較少，大部分企業生產基板、掩膜、超高純電子材料及引線等配套材料。中游制造環節的企業數量不多，區域分布明顯，晶圓制造集中在北侖區，封裝測試集中在余姚和慈溪兩地，集成電路設計（Integrated Circuit Design，IC）分布區域相對分散。在下游的器件環節，基于碳化硅、氮化鎵材料的電力電子器件生產企業數量較多，光電子器件生產企業數量次之，微波射頻器件生產企業數量較少；在車規級芯片、功率器件方面布局較多，代表企業有清純半導體（寧波）有限公司、比亞迪半導體股份有限公司等。

2.3 創新能力建設情況

以創新鏈為視角，深入剖析基礎研究至應用研究的發展過程。在第三代半導體領域，寧波市擁有甬江實驗室（新材料浙江省實驗室）、中國科學院寧波材料技術與工程研究所等高能級基礎研發平臺，主要建設有信息材料與微納器件制備平臺、第三代半導體功率器件研究中心；布局市級以上重點實驗室5家，其中具有代表性的是寧波市碳化硅半導體重點實驗室。該實驗室依托寧波工程學院，由外籍院士楊為佑牽頭組建，聚焦大尺寸高品質SiC襯底材料的研發與產業化。同時，為了加強對新型研發機構的布局與建設，前灣新區牽頭并投資4.6億元，與復旦大學工程與應用技術研究院攜手，共同組建寬禁帶半導體材料與功率器件研究所。該研究所專注于SiC功率半導體材料的缺陷表征、器件設計、制造工藝及封裝工藝的開發等重要領域，力求取得關鍵性突破。

2023年10月，鎮海區與寧波東方理工大學（暫名）簽約合作共建寧波東方理工產業技術研究院。該學院專注于集成電路（第三代半導體）、人工智能等產業領域，致力于開展關鍵共性技術研發項目，其主要職能包括關鍵共性技術研發、關鍵共性技術成果轉化、公共服務平臺搭建、基金引導。在科技攻關方面，通過實施“科技創新2025重大專項”“重點研發計劃”等科技計劃，近幾年已累計投入7 500萬元，用于芯片制造、碳化硅功率模塊及大尺寸碳化硅材料等領域的科技攻關，其單體項目的科技投入顯著高于行業平均水平。2023年正式啟動“科創甬江2035”計劃，從關鍵技術突破項目、科創生態育成、重大應用示范3個維度對集成電路產業進行引導布局。

3 寧波第三代半導體產業發展存在的短板

3.1 基礎研究力量薄弱

第三代半導體產業屬于技術、資本密集型產業，基礎研究的突破，特別是高性能新材料的發現對產業發展具有舉足輕重的作用。目前，寧波市在第三代半導體領域缺乏高能級的科研院所，基礎研究機構數量不足、水平有待提高。與擁有國家第三代半導體技術創新中心的蘇州相比，寧波在省級以上研發平臺和高?？蒲休d體建設方面存在明顯差距。雖然正在建設的寧波東方理工大學（暫名）和寬禁帶半導體材料與功率器件研究所具有一定的發展潛力，但是仍需一定的時間才能發揮其應有的作用。

3.2 產業全鏈協同有待提升

寧波市在新能源汽車、光伏儲能、網絡通信等領域具有廣闊的市場應用前景，但目前應用端的牽引作用尚未得到有效發揮。同時，“產學研”協同機制尚未完善，關鍵技術攻克、核心產品創造及成果轉化等方面的機制仍需進一步探索。此外，車規級芯片主要由整車企業自主研發，與產業鏈上游的協同性有待提高。寧波的第三代半導體產業鏈結構存在不足，大尺寸外延片生產布局不夠，晶圓制造規模偏小，尚未實現設計、制造、應用的全鏈本地化規模部署。中上游材料和制造環節仍需加強，并且該領域企業規模普遍較小，缺乏行業領軍企業。

3.3 新產品供給與應用有待豐富

當前，寧波市第三代半導體產業重點聚焦碳化硅產品的研制，對氮化鎵和下一代半導體的投入相對較少。圍繞網絡通信、消費電子等應用領域的新技術、新產品研發布局不多。從近年來的重點自主創新產品推薦目錄來看，第三代半導體相關新產品僅有1項，創新產品供給不足。

4 寧波市第三代半導體產業創新發展對策

4.1 加快建設高能級科創平臺

目前，寧波市第三代半導體科創平臺創建不久，作用尚未充分發揮。一方面，要加快建設寬禁帶半導體材料與功率器件研究所，爭創省級新型研發機構，與復旦大學深度合作，拓寬研究方向，加速從研究所向研究院發展與壯大；引導推動甬江實驗室（新材料浙江省實驗室）、中國科學院寧波材料技術與工程研究所在第三代半導體關鍵核心技術攻關上重點布局；以寧波東方理工大學（暫名）為陣地，依托上海韋爾半導體股份有限公司等龍頭企業產業資源，布局建設第三代半導體相關領域實驗室，爭創省級重點實驗室。另一方面，加強與上海浦東、張江的對接、交流與合作，將上海集成電路產業和科創優勢轉化為寧波的發展契機，積極對接中國科學院上海微系統與信息技術研究所、中國科學院上海高等研究院等機構，引入成果、引進團隊；充分發揮甬江科創區、滬甬合作區等平臺的作用，聯動新能源汽車產業綜合政策，超常規支持引入上海積塔半導體有限公司、上海瀚薪科技有限公司、上海新微半導體有限公司及上海瞻芯電子科技股份有限公司等領先企業來甬布局研發中心，謀劃若干企業技術創新中心。

4.2 加強關鍵技術研發攻關

以國產替代為導向，圍繞第三代半導體重點領域，加大技術攻關力度，迭代編制技術攻關目錄，部署一批重點攻關項目，鼓勵以企業為主體參與實施半導體領域的國家重大戰略任務。在材料技術攻關方面，進一步加大碳化硅、氮化鎵、化合物材料、人工晶體材料、引線框架、濺射靶材、光刻膠等基礎材料和輔助材料的攻關力度。在設計方面，重點聚焦汽車電子、智能家居、工業電子等領域，強化集成電路設計、軟件開發與系統集成。在關鍵設備或專用設備方面，加強光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備等晶圓制造設備，以及離子注入機、涂膠顯影設備、劃片機、封裝機等加工、封裝設備的設計與研發。在成果轉化方面，謀劃建設第三代半導體概念驗證中心，加快場景開放推動創新發展，充分發揮重點自主創新產品和“三首”政策（首臺套重大技術裝備、首批次新材料、首版次軟件產品制定）的優勢，以促進新產品和新技術的應用與推廣。

4.3 加深產業與創新聯動

寧波市在新能源汽車、光伏儲能、照明、家電等下游應用領域擁有錦浪科技股份有限公司、東方日升新能源股份有限公司、公牛集團股份有限公司、方太集團等一批龍頭企業，這些企業對第三代半導體的需求潛力巨大。通過產業鏈共同體、創新聯合體等方式和下游應用領域龍頭企業的帶動作用，整合市內外供應鏈資源、創新資源，聯合開展關鍵核心技術攻關，加快建立本土化供應鏈體系。在第三代半導體與新能源汽車、光伏發電、5G通信等融合領域，試點推廣“先試后用”“職務成果全部賦權”等機制。深化“企業出題—全社會解題—企業評判—成果產業化”的協同攻關機制，圍繞碳化硅、氮化鎵、絕緣柵雙極型晶體管、第三代半導體設備等細分領域實施一批關鍵核心技術攻關項目；面向未來，超前布局金剛石、氧化鎵等超寬禁帶半導體前沿基礎研究項目。

4.4 加大科技金融和科技招商力度

第三代半導體產業是典型的資本密集型產業，需要強有力的財政、金融支持手段推動產業實現跨越式發展。一是構建“政府+科技+金融”的支持體系，市區兩級探索制定第三代半導體發展專項政策，加大財政資金投入力度，壯大半導體產業發展基金。二是引導甬欣韋豪半導體產業基金向第三代半導體相關領域重點投資覆蓋，依托天使投資引導基金設立第三代半導體子基金，構建全生命周期的科技金融支持體系。三是重點關注上海、深圳、蘇州等第三代半導體創新活躍區域，吸引有名校名企背景的高級人才創辦的企業，通過“投貸保擔”等多種方式，引進種子期和天使輪的創業項目及創新團隊落戶寧波。四是創新科技投入方式，探索“撥改投”“撥改股”財政科技經費投入模式，進一步釋放各類主體創新活力。五是圍繞寧波市第三代半導體產業鏈薄弱環節，依托前灣新區、北侖區等的區位和配套優勢，積極對接知名企業落地。開展產業創新地圖編制工作，定期梳理國內外相關領域科研院所、龍頭企業的動向，為科技招商提供及時、準確和高質量的情報。

5 結語

寧波市在第三代半導體領域取得顯著進展，但仍面臨基礎研究薄弱、產業鏈協同不足等挑戰。為促進寧波市第三代半導體產業發展，建議加快高能級科創平臺建設，強化關鍵技術研發，深化產業創新聯動，加大科技金融與招商力度。未來，寧波市應繼續發揮政策引領和市場驅動的作用，不斷優化產業生態環境，提升產業創新能力，加快實現第三代半導體產業的跨越式發展。同時，為其他類似城市提供有益的參考和借鑒，共同推動中國第三代半導體產業蓬勃發展。

6 參考文獻

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