近年来,在国家政策的引导下,半导体产业快速发展,国内半导体厂商不断提升技术水平和研发能力,并且在部分应用领域实现国产替代。国产半导体份额的增长,从侧面说明了国产替代的进程。
国际半导体产业协会数据显示,截至2021年底,全球半导体市场规模已经达5559亿美元,同比增长26.2%;中国集成电路销售额超万亿元,达10458.3亿元,同比增长18.2%。从进出口数据来看,2021年,中国半导体行业进口额达到4623亿美元,出口额为2026亿美元,呈现出逐年增长的趋势。
那么,在国产替代方面,国内进展如何,未来的机遇在哪里?
一是未来五年是国产替代的关键五年;二是如果五年内不能实现“国产替代”,五年后就要“替代国产”,难度提升;三是简单的国产替代基本完成,正走向CPU、GPU、高性能计算等深水区。
不过对于芯片设计企业来说,还需要面临研发投入的问题。据了解,全球10大龙头设计芯片企业的研发投入占营收的20%左右。如何把研发投入的占比降到20%—15%以下呢?有两大途径,一是提供半导体IP,二是提供芯片的设计服务。
01第三代半导体介绍
第三代半导体是指以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料制成的半导体元器件。
碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)是目前发展较为成熟的第三代半导体材料,被称为第三代半导体材料的“双雄”。
第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等诸多优势。与第一代、第二代传统材料相比,第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,比硅基器件更轻、更小巧,主要应用于光电、电力电子、和微波射频三大领域,比如Mini/Micro LED、快充、新能源汽车和5G基站等行业。
02潜力巨大的半导体市场
在新能源汽车、工业互联、5G通信、消费类电子等多重需求的强力拉动下,第三代半导体的市场规模高速增长。在未来,射频和功率半导体全球市场上,第三代半导体无疑会是重要主角之一。
03第三代半导体未来的发展需要注意的方向
行业人士认为,第三代半导体在技术层面的瓶颈,国内外的实验室能够进行技术攻关,但是最关键的在于量产,这就涉及到团队的生产经验、人才构成等因素。
泰科天润应用测试中心主任高远称,在浏览招聘网站时看到,一个碳化硅研发总监的岗位,要求8年以上的功率碳化硅半导体芯片研发经验,2年以上车用碳化硅的开发经验,还要熟悉半导体开发流程所需的工具和资源。“这个是非常难的”。
国内碳化硅产业布局很多,但人才供不应求,碳化硅器件厂商需要其内部各部门、上下游各环节协同发展才能不断前进,这一点往往没有引起足够重视。
突破材料瓶颈和工艺技术瓶颈需要一定的时间。但可以期待的是,在全球、全产业链的共同推动下,第三代半导体将在技术、产品、应用等方面持续发力。
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