“以第三代半导体为代表的化合物半导体，在全球信息和能源发展中发挥着至关重要的作用，是我国重构全球半导体产业竞争格局的重要突破口。”4月9日，2024九峰山论坛暨化合物半导体产业博览会在湖北武汉举行，中国工程院院士、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇在开幕式上致辞时表示。
“重要突破口”意味着巨大的产业机遇，以新能源车企和光电龙头为代表的一批上市公司也争相重金投入。据第三代半导体产业技术创新战略联盟统计，2023年，第三代半导体功率电子领域融资项目78起，披露金额约440亿元，相较于2022年披露的63.2亿元大幅增长。另据统计，2023年SiC（碳化硅）相关投资超过千亿元。
“换道超车”机遇
在以第三代半导体为代表的化合物半导体领域，我国和相关发达国家处于同一起跑线，有望实现“换道超车”。干勇介绍，当前我国化合物半导体产业链基本形成，有机会形成有国际竞争力的产业体系。
干勇院士给出了三条理由：一是总体上与国际水平比较接近，在光电子领域实现局部领先，微波射频本土化发展良好，功率电子需求拉动产业链能力提升；二是在全产业链无明显卡点，对尺寸线宽、设计复杂度的要求远低于集成电路，能够在一定程度上摆脱对高精度光刻机等先进加工设备的依赖；三是国内市场将会在相当长一段时间内保持较高增速，消费类电子产品、新能源汽车、5G移动通信、高效智能电网等领域展示出广阔的、不可替代的应用前景，预计将形成万亿级规模的应用市场。
国内头部企业已进入国际供应链及全球TOP供应商行列。譬如，在碳化硅衬底环节，天科合达、天岳先进在国内市场占有率分别达到17%和15%，并进入英飞凌供应链体系。
第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲说，在化合物装备板块，我国也取得了显著进步。当天该联盟发布的《第三代半导体产业发展报告（2023）》显示，碳化硅衬底设备国产化率超过80%，外延设备国产化接近50%，芯片设备国产化40%左右，但部分关键设备仍依赖进口。
龙头争相布局
最大的增量需求来自新能源汽车产业。2023年，第三代半导体功率电子器件模块市场规模达到153.2亿元，同比增长45%。其中，来自新能源汽车的业务占比超过70%。
为保障供应链安全，提高生产效率，各大车企纷纷加大对化合物的布局。以瞻芯电子为例，在其成立以来的7轮融资中，先后有北汽产业投资、小米集团、广汽资本、小鹏汽车、上汽投资等一众产业资本支持。瞻芯电子是国内领先的碳化硅功率半导体和芯片解决方案提供商。再如2023年获得135亿元融资的积塔半导体，此前已与吉利科技集团达成战略合作。
“在全球产业重组的背景下，化合物半导体的发展为我国光电子企业打开了本土发展、技术进步的窗口。”华工科技（000988）党委书记、董事长马新强在接受上海证券报记者采访时说。
当天，华工科技发布了碳化硅检测系列新品以及首套国产高端半导体晶圆激光切割系列装备。华工科技子公司华工激光副总经理、精密系统事业群总经理王建刚介绍，公司目前开发的产品已覆盖化合物半导体前道和后道制程，包括碳化硅衬底外观缺陷检测，晶圆激光标刻装备、晶圆激光退火装备，晶圆激光表切装备、晶圆激光隐切装备，和碳化硅晶圆关键尺寸测量设备等。
“长飞先进半导体在现有年产6万片碳化硅晶圆产能基础上，稳步推进年产36万片碳化硅晶圆的武汉基地项目建设。”长飞光纤（601869）总裁、安徽长飞先进半导体有限公司董事长庄丹介绍。长飞先进半导体武汉基地项目总投资200亿元，一期投资80亿元，已于2023年9月开工，预计2025年建成。
产业体系和生态亟待完善
吴玲提到，当前我国第三代半导体技术和产业发展仍面临着一些困难，如核心材料和器件的规模化生产能力亟待突破；开放的、企业深度有效参与的研发中试和验证平台能力有待提升；企业小、散、弱，低水平同质竞争，产业集中度低，产业体系和生态亟待完善等。
“希望打造公共、开放、共享的平台，与更多合作伙伴共同点亮化合物半导体平台、技术、产业的‘灯塔’。”九峰山实验室主任丁琪超在接受采访时表示。九峰山实验室已在中国光谷建立起先进的化合物半导体科研及中试平台。
一些伙伴已经受益。华工科技半导体产品线总监黄伟介绍，公司用近四年时间完成了晶圆激光切割装备的开发，但下游没有晶圆厂家敢于轻易尝试，市场化导入遇到困难，后来借助九峰山实验室的平台进行了近半年、每天不少于10小时的测试，顺利通过中试验证，测试结果显示国产设备在精度和效率上均达到国际先进水平。
“实验室不仅支撑芯片技术的研发，还助力产业链上下游企业迭代成熟。”丁琪超介绍，目前九峰山实验室拥有70多家产业链上的合作伙伴，“利用实验室的科研平台，他们可以来验证材料、催熟设备、研发软件等，不断优化迭代，最终实现更大规模的产业应用”。
今年2月，全球首片8英寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆在九峰山实验室下线。据介绍，该项成果使用8英寸SOI硅光晶圆键合8英寸铌酸锂晶圆，单片集成光电收发功能，为目前硅基化合物光电集成最先进技术。
