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江苏未来产业观察︱第三代半导体的“行”与“进”

发布时间:2024-09-15 14:07|栏目: 科技科普 |浏览次数:

2024-09-02 09:10:00

编者按:“用明天的科技锻造后天的产业”,在新一轮科技革命和产业变革推动下,全球颠覆性科技创新成果不断涌现,未来产业正成为各地抢占未来竞争制高点、构筑竞争新优势的最前沿。当时代掀起“未来”与“产业”的融合浪潮,勇立潮头的江苏再次扬帆起航。2024未来产业创新发展交流大会召开之际,新江苏传媒推出“江苏未来产业观察”系列报道,看未来产业如何在现实世界烙下缤纷色彩。

一粒小小的传感器,可赋能万物,感知大千世界;一枚晶莹的半导体,可转换光电,导向无尽未来。半导体产业,作为现代信息技术和电子产品的核心基础,已然成为科技竞争的主战场。着眼构建现代化产业体系,江苏省出台《关于加快培育发展未来产业的指导意见》,提出“10+X”未来产业体系,其中第一阶段,要加快培育10个成长型未来产业,第三代半导体居于首位。

创引未来,为何把第三代半导体放在第一位?江苏发展第三代半导体又有哪些优势?第三代半导体产业发展规划“路在何方”?记者进行了调研。

开道超车,第三代半导体产业加速布局

第三代半导体材料,被称为“未来电子产业基石”,也被资本市场视为科创板上“新质生产力”,在新能源汽车、光伏、高压输变电等方面有广阔应用前景。

在第一、二代半导体材料的发展上,我国起步时间慢于其他国家,且“弯道超车”难度很大。但在第三代半导体材料领域,国内外企业处于同一起跑线,在第三代半导体的全新跑道上“开道超车”,是中国业界的愿景。

为实现产业破局,2021年3月,科技部、财政部批复,按照“1总部+6中心”(即“中电科集团+北京、南京、苏州、深圳、长沙、太原”)的模式建设“国家第三代半导体技术创新中心”。6中心名单中,江苏独占两席,南京和苏州成功入榜。

立足创新平台优势基础,近年来,江苏在第三代半导体产业加速布局,以创新为动力、企业为主体、标志性产品为抓手,推动第三代半导体产业高质量发展。

国家第三代半导体技术创新中心(南京)

超净厂房里,科研人员坐在电脑前操控,一台台精密仪器自动化运行;生产车间里,自动测试台正在对一片已完工的6英寸SiC晶圆进行测试,比绣花针还要细的测试探针在芯片间高速移动……走进位于国家第三代半导体技术创新中心(南京)平台(以下简称创新中心),高科技“含量”十足的场景随处可见。

自2021年6月挂牌设立以来,创新中心不断取得科技创新领域突破,SiC(碳化硅)芯片已实现自主研发、自主生产,稳定了国内车企的供货渠道,已累计装载百万辆新能源车。

创新中心相关负责人介绍,目前,创新中心主要围绕SiC器件技术开展研究工作,建立了成熟的SiC肖特基二极管和MOSFET(金属—氧化物—半导体场效应管)产品技术并成功完成成果转化,其中,研发的中低压系列产品基本达到国外量产化技术水平,高压产品的核心指标达到国际先进水平。

以产业需求为导向,江苏在要素端、政策端同步发力。自2021年起,江苏便出台了一系列政策鼓励相关企业实现第三代半导体技术升级。《关于进一步促进集成电路产业高质量发展的若干政策》(2023年1月)、《关于加快培育发展未来产业的指导意见》(2023年11月)、《加快科技创新引领未来产业发展“5个100”行动方案(2024-2026年)》(2024年2月)等政策陆续出台,提出高标准建设国家第三代半导体技术创新中心,依托创新中心和龙头企业,打造国内领先、国际先进的第三代半导体产业高地。

强链拓圈,“链”上跑出产业发展加速度

第三代半导体产业是一片蔚然蓝海,江苏作为全国半导体产业的重要生产基地,产业布局起步早、产业基础强,产业规模居全国首位。据江苏省半导体行业协会估算,2023年全省第三代半导体产业的营业收入约在100亿元左右。

苏州纳米城

从企业数量上看,我省第三代半导体代表性企业数量居全国首位,仅苏州工业园区就集聚产业链相关企业超60家,例如江苏第三代半导体研究院、国家第三代半导体技术创新中心苏州平台(以下简称国创中心)、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所等。

从产业链看,我省在国内较早布局第三代半导体产业,形成了以“设备辅材-衬底外延-器件”为核心、以下游应用为支撑的完整产业链,发展水平位居全国前列。

从城市发展来看,省内各市更是百花齐放:南京在前沿技术研究、产学研合作、人才培育等方面为产业发展提供有力支撑;苏州在氮化镓材料制备领域具有国际领先优势;无锡在原子层沉积、衬底制备、化学机械抛光与减薄等关键领域具有核心技术优势;南通聚焦集成电路装备及零部件等主导特色产业;徐州在强化碳化硅衬底环节的基础上,推动器件关键技术突破和产业化;扬州在光电子器件方向深耕,重点发展特色工艺功率器件、智能传感器等工艺集成电路和全彩色电子纸、超大尺寸电子纸等新型显示产业。

企业数多、产业链全、城市面广……第三代半导体产业在江苏大地由点成面、聚链成群,一连串的优势基础为我省第三代半导体产业的快速发展提供有力支撑,“链”上跑出产业发展加速度。

向“新”提“质”,科教优势激发创新动能

作为典型的技术驱动行业,第三代半导体的发展离不开科研平台和人才的技术支撑。从全国范围看,江苏在第三代半导体领域有很好的基础,这里集聚着一批重大公共科技创新平台,如国家第三代半导体技术创新中心(南京)、江苏第三代半导体研院、中国电科55所,以及南京大学先进器件与信息功能材料实验室、东南大学微纳系统国际创新中心等,不仅具备成熟的研发团队,而且可为关键核心技术的研发提供有力技术支持。

以中国电科55所为例,作为江苏省第三代半导体重点研发平台,中国电科55所瞄准重点领域不断突破关键核心技术,建立完善具有自主知识产权的碳化硅JBS二极管等芯片工艺,形成650V—6500V系列产品;在固态器件领域建立第一、二、三代半导体自主发展体系;建立国内第一条6英寸碳化硅电力电子器件批量生产线……加快创新成果转化,助力产业加速发展。

走进55所,只见碳化硅器件工艺线运转不停,碳化硅研发团队正探讨关键技术攻关方向与思路。研发团队介绍,他们陆续攻克高温高能离子注入、高迁移率栅氧化等关键工艺难题,在国内率先突破6英寸碳化硅MOSFET批量生产技术,形成了成套具有自主知识产权的碳化硅器件技术体系。

凭借耐高压、耐高温、低损耗等优越性能,55所研制的第三代半导体碳化硅器件成为新能源汽车所需的关键元器件。目前,碳化硅MOSFET芯片已为一线车企百万辆新能源汽车批量供货。

以中国电科55所为代表,一大批重大平台支撑,带动产业和科技跨越式发展。截至2024年7月,全省第三代半导体发明专利申请量达到6283件,获得授权2702件、全国占比11.4%,位居第一。其中,碳化硅衬底、氮化镓衬底、金刚石衬底、电力电子器件领域发明专利申请量均居全国第一。

“未来,我们还将健全产学研合作机制,加快技术创新步伐,加速技术成果转化,为我省第三代半导体领域的科技创新提供有力支撑。”江苏省发展改革委相关负责人表示,江苏将从发展方向、技术创新、降本增效、行业协作等方面入手,全面提升第三代半导体行业的竞争力和可持续发展能力。

(部分照片由采访企业提供)

新华报业·新江苏记者 孙秦旺


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责编:孙秦旺



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