南方財經全媒體記者陳夢璇 南沙報道
新能源汽車、光伏和智能電網等產業發展驅動迅猛，推動了對以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體材料和器件需求的井噴式增長。
3月17日，由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟和廣州市南沙區第三代半導體創新中心主辦，以“綠色低碳共創未來”為主題的第四屆第三代半導體支撐新能源汽車創新發展高峰論壇在南沙舉行，300多名來自各高校、科研院所、產業界的參會代表現場參會，共同探討跨產業協同創新機制，推動第三代半導體國產材料和器件在新能源汽車產業的示範應用。
與會專家認為，當前，全球正值新的地緣政治下的半導體產業重塑的歷史關鍵期。被譽為“現代工業糧食”的集成電路產業，未來5年將迎來發展的關鍵期，創新驅動和上下游產學研協作，仍是促進半導體產業發展的重要路徑。
以創新和產業協同破題“缺芯”
“以第三代半導體為代表的化合物半導體主要面向超越摩爾技術，以開發集成電路之外的其它功能為核心標誌，如微波射頻、電力電子、傳感、照明和生物芯片等。”中國工程院院士、國家新材料產業發展專家諮詢委員會主任干勇介紹，從國際半導體產業發展趨勢來看，隨着硅半導體材料主導的摩爾定律逐漸走向其物理極限，以第三代半導體為代表的半導體新材料未來10年將對國際半導體產業格局的重塑產生至關重要的影響。
這一發展趨勢也為中國工程院院士、西安交通大學教授鄭南寧所認可：“目前世界主要經濟體不斷加大在半導體領域的投入，全球半導體市場保持了高速的增長。國際第三代半導體材料、器件實現了從研發到規模性量產的成功跨越，已進入產業化快速發展階段，在新能源汽車、高速列車、5G通信、光伏併網、消費類電子等多個重點應用領域實現了突破。”
回到國內，鄭南寧觀察到，當前正值新的地緣政治下全球半導體競爭力重構的歷史關鍵期，國內第三代半導體產業化核心技術取得突破、產業布局較為全面、市場應用逐步開啟，自主可控能力逐漸增強，整體競爭力不斷提升，但支持半導體產業發展仍需有效市場和有力政府的支持。
在新能源汽車應用場景中，第三代半導體具備耐高壓、耐高溫、高頻等特性，是實現新能源汽車電控系統高效率、高可靠性、高功率密度以及高集成度的關鍵。碳化硅作為第三代半導體材料，是半導體與新能源汽車賽道的黃金交匯點。
科技部原副部長、十三屆全國政協教科衛體委員會副主任、聯盟指導委員會主任曹健林介紹，2022年我國第三代半導體功率電子在電動汽車及充電樁市場規模年均增速接近37.5%，是未來幾年第三代半導體功率電子市場增長的主要驅動力。隨着碳化硅正在越來越多地被用於新能源汽車牽引主逆變器、車載充電機OBC以及高低壓DC-DC轉換器中，碳化硅材料和器件的需求量被大幅拉動。
多位業界代表在分享觀點時提到，目前國際上均大批量採用6英寸碳化硅單晶襯底材料技術，多家企業已推出8英寸產品，通過降低成本進一步打開應用市場。在干勇看來，國內雖然攻克了6英寸碳化硅單晶襯底技術，但是尚未實現大批量產業化。
“我國尚不具備自主生產面向車用電機控制的車規級碳化硅和氮化鎵功率半導體材料的能力，幾乎全部依賴進口，存在高端材料禁運、採購成本高、供貨周期不穩定等突出問題，大尺寸、高質量的半導體晶圓材料的產業化進展緩慢，對下游的芯片行業的國內自主可控造成較大威脅。”干勇分析表示。
“創新對半導體行業尤為重要。我們要與國際一流水平並駕齊驅，就需要相關科研機構、企業持之以恆地探索和努力。”為破解“缺芯”困境，鄭南寧認為，加強技術研究和原始創新，實現關鍵核心技術突破，以創新驅動產業高質量發展，同時堅持加強全球產業鏈、供應鏈的協作，仍然是半導體產業發展的重要路徑。
“強芯”支撐新能源汽車產業“突圍”
廣東作為信息產業第一大省，在消費電子、通信、人工智能、汽車電子等領域擁有國內最大的半導體及集成電路應用市場。
近年來，廣東搶抓新能源汽車發展機遇，實施汽車零部件產業“強鏈工程”，汽車產銷量連續6年全國第一，汽車產業去年首次實現超萬億元營業收入，躋身全省第八個萬億元級產業集群。
新能源汽車產業快速發展撕開了碳化硅材料和器件的需求缺口。有專家指出，國內新能源汽車市場2027年預計等效六英寸碳化硅晶圓需求量將達到275萬片，碳化硅器件市場將增長至69億美元以上。
在《廣東省製造業高質量發展“十四五”規劃》中，明確了到2025年，廣東半導體及集成電路產業營業收入突破4000億元，集成電路設計水平進入國際先進行列，建成較大規模特色工藝製程生產線，產業鏈供應鏈自主可控水平進一步增強，打造我國集成電路產業發展第三極。
據廣東省工業和信息化廳總工程師董業民介紹，廣東堅持製造業當家，精準科學實施“廣東強芯”工程，正全力構建集成電路產業發展“四梁八柱”，將發展第三代半導體作為重點方向，同時發揮廣汽、比亞迪、東風日產等整車企業應用牽引優勢，搶抓新能源汽車產業發展機遇，大力實施汽車芯片應用牽引工程，構建自主可控汽車芯片標準體系，建設汽車芯片應用驗證公共服務平台，開展自主可控汽車芯片研發與應用推廣示範，探索建立自主可控汽車芯片保險機制，大力促進廣東乃至全國車規級芯片產業發展和上車應用。
去年，南沙汽車產業產值邁上兩千億級台階，讓南沙打造千億級智能網聯新能源汽車產業集群底色更足。 “汽車城”如何用“芯”突圍，也是本次論壇的討論焦點之一。
作為助力廣東打造我國集成電路產業發展第三極的核心承載區，同時也是廣州打造半導體與集成電路產業“一核兩極多點”產業格局的其中一極，南沙重點打造寬禁帶半導體設計、製造和封裝測試全產業鏈基地。
南沙開發區黨工委副書記謝偉介紹，近年來，南沙區聚焦汽車電子等應用領域，着力引進培育了芯粵能、芯聚能、晶科電子、聯晶智能、南砂晶圓等一批龍頭企業，初步形成了覆蓋寬禁帶半導體設計、製造、封測、材料全產業鏈完整生態，打造了國內僅有的以車規級第三代半導體產業鏈為核心的半導體和集成電路產業集聚區，構建“以新能源汽車應用為牽引，電力電子為主導”的第三代半導體產業創新發展高地。
“南沙定位為發展超越摩爾定律的化合物半導體，第三代半導體產業打下了良好的基礎並取得了一定的技術突破，但在量產高性價比的半導體產品方面還任重道遠。”第三代半導體產業技術創新戰略聯盟理事長吳玲受訪時表示。
當下，由廣東芯粵能半導體有限公司投資建設的廣東“強芯工程”重大項目芯粵能碳化硅芯片項目已進入試投產階段。該項目將建成年產24萬片6英寸和24萬片8英寸碳化硅晶圓生產線，產品主要包括碳化硅SBD/JBS、MOSFET、IGBT等功率器件，將應用於新能源汽車、工業電源、智能電網以及光伏發電等領域。
廣東芯聚能半導體有限公司總裁周曉陽介紹，2022年芯聚能模塊系列產品搭載量產乘用車已超過一萬台，累計交付模塊超過兩萬塊。
“大灣區本身是半導體集成電路應用的最佳集聚區。我在上海工作了三十幾年，最後到南沙來創業，最看重的還是南沙的區位優勢和未來的發展前景。”周曉陽表示，今年芯聚能將推出更高水平的社會性產品和工業級碳化硅產品，未來還將在儲能、光伏、逆變器、工業電源等方面實現突破，並積極對接港澳市場尋求合作。
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