1、碳化硅功率半導體芯片產業(yè)技術

不同于硅產業(yè)體系已然成熟，中國大陸地區(qū)的化合物半導體產業(yè)體系仍處于發(fā)展之初。從襯底市場來看，由于高技術門檻導致化合物半導體襯底市場被日本、美國、德國廠商主導著。

浙江大學電氣工程學院院長盛況在演講中表示，寬禁帶半導體器件最關鍵的就是材料，現(xiàn)在6寸成了國際上碳化硅的主流，8寸的也有，但是暫未成為主流。按照現(xiàn)在的趨勢，6寸保持主流狀況至少還有5-10年時間。盛況認為，尤其是在國內，10年之內都不會有人考慮真正去做8寸的。雖說2015年時就有8寸樣品，但是產業(yè)化還沒有那么成熟，6寸剛剛建好不會輕易的換8寸線。

芯片的產品現(xiàn)在在技術等級上，關于單芯片的容量，芯片產品點最多的是600V和650V，1200V也不少，電流到100安培左右。產品的容量最多、密集度最高的是二極管，約在600-650V，這基本上是買的最多產品線也最便宜的?，F(xiàn)目前很多公司在供應。

關于MOSFET，盛況在表示，廠商現(xiàn)在并沒有二極管那么多，其穩(wěn)定性很好，但對市場的接受度沒有那么成熟。在最近幾年增長的非常快，具體的來說有一些新的溝槽的技術，包括電阻如何下降，MOSFET主要的指標是單芯片面積的電阻能做到多小，就是相應的成本有多低。據(jù)統(tǒng)計，MOSFET的增長率每年大概在30%以上，增長速度較快，基本上兩年翻一番。將來幾年，在比例上來說電動汽車和光伏這還是會保持比較強勁的增長。光伏原來占的比例很高，電動汽車將來比例上有明顯的增長，這會是一個新增的市場。

關于當前國際上做碳化硅器件芯片公司所有的出貨量的比例，在前三大家中，有一家美國公司、有一家德國公司以及一家日本公司，第4和第5分別是STM和MItsubishi。前10名的公司沒有中國的公司，而前10的公司出貨比例占了98%。對此，盛況表示：“中國的公司要成長，我們在2%里面還沒有占多少，就是在市場上基本上沒有我們的聲音。但是我相信在如此的關注下，我們的這個行業(yè)，現(xiàn)在在2%，將來至少排到前5名。”

對中國來說，盛況相信功率半導體所的前景是比較光明的，在可再生能源和新能源汽車兩個大方向的拉動下，這個市場是非常大的。功率半導體芯片會迎來非常大的機遇，尤其是寬禁帶碳化硅一定會占據(jù)新的份額，也一定會占據(jù)新增長市場里面比較大的份額，功率半導體芯片產業(yè)5-8年之內會有迅速的發(fā)展。

2、適合5G的氮化鎵射頻器件技術

氮化鎵的射頻器件經(jīng)歷了五個代次的發(fā)展過程。首先是在概念提出的時候，在1993年到1999年間，當時氮化鎵的微波器件只是提供了一個理論上的值，功率密度做到了1.1瓦每毫米，但是還無法測量大功率器件的功率。同時一個標志性的事件就是半絕緣的碳化硅襯底已經(jīng)出現(xiàn)，4000美金兩英寸。

在2000年之初有一個原型階段，那時能夠實現(xiàn)結構上的設計和表面鈍化降低電流崩塌，從而使得器件真正的被測量到功率，那個階段叫原型階段。

真正有產品是在2009年之前，那時的產品驗證了氮化鎵功率器件的可制造性可靠性，這樣第一代的產品就已經(jīng)出現(xiàn)但是沒有規(guī)模應用，或者是少量的在軍事上的應用。第二代的產品是以氮化鎵的電壓提升到從28V提升到50V為標志，氮化鎵的射頻器件進入通訊行業(yè)。

第三代氮化鎵的射頻器件已經(jīng)出現(xiàn)了一些趨勢，寬頻帶的氮化鎵出現(xiàn)，工作頻段超過300兆，超高頻的氮化鎵也有報告，100赫茲的MMIC已經(jīng)達到80%的效率。

蘇州能訊高能半導體有限公司董事總經(jīng)理任勉介紹，氮化鎵的產品的類型和對應的市場也有著變化，因為國際電聯(lián)定義了整個5G通訊發(fā)展的頻段?，F(xiàn)在主要的通信市場用的器件是分立器件以及塑封的器件。現(xiàn)在MCM成為主流的需求，芯片模組里面會集成2-3顆甚至最多的8顆氮化鎵的在里面，分裝成小的模塊，這個小模塊是塑封的，實際上提高了整個產品的效率。

任勉認為，高頻階段寬帶通訊和5G補充頻段上來說，氮化鎵的產品會發(fā)生進一步的演化。首先是MMIC(單片微波集成電路)會成為主流，進一步進化成射頻前端，或集成射頻前端。其次是其功率密度本來高，能夠實現(xiàn)更小的器件分裝，尤其是MIMO基站，毫米波可能部署到1024個正列，屆時集成度會有非常高的要求。再次是其寬帶特性，在比較大的帶寬范圍之內有比較好的輸出特性，這樣的話能夠使得過去要幾個LEDMOS的應用領域換成一個氮化鎵。

全球氮化鎵的射頻功放芯片產能分布比較典型。美國有4間工廠，在美國氮化鎵的射頻器件的制造工廠全部是6寸的。而亞洲主要的工廠，如SUMITOMO、能訊、WIN、三安光電等，基本上都是以4寸的工廠為主，它們難以拿到6寸的襯底。任勉認為，實際上6寸的襯底加工效率明顯高于4寸，如果大規(guī)模的6寸產能釋放出來，包括中國日本在內的這些公司都會面臨比較大的挑戰(zhàn)。所以把產能以及生產工藝提高到6英寸甚至更高，是一個迫在眉睫的問題。

3、硅基氮化鎵產業(yè)化發(fā)展模式

如今，5G應用像一個大引擎正在帶領我們走入一場產業(yè)的革命，也帶進我們走進高度智能化和信息化的時代，而這樣新的時代對半導體材料的需求也發(fā)生了一些變化。5G時代需要新的半導體材料，也給整個半導體產業(yè)帶來一次革命性的機會。硅基氮化鎵的特性和優(yōu)勢，剛剛好可以滿足整個5G時代對半導體材料的需求。

英諾賽科科技有限公司董事長駱薇薇表示，從各種市場預測來看，硅基氮化鎵在未來幾年的發(fā)展是肯定會進入一個爆發(fā)性的發(fā)展周期，也就是說在未來5年會迎來硅基氮化鎵這個產業(yè)的黃金發(fā)展周期。在未來的3-5年硅基氮化鎵會逐步地取代一些傳統(tǒng)的硅器件的市場，成為市場的主流方案。

怎樣才能在未來的5年的黃金發(fā)展周期內盡快加速硅基氮化鎵產業(yè)化的進程，加快產品的市場占有率呢?駱薇薇認為有兩個因素非常重要，一個是成本，一個是整個產業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)。如果可以在成本上滿足市場的需要，建立一個完善的生態(tài)系統(tǒng)，相信這個產業(yè)就可以很快的發(fā)展起來。

在成本方面，今天市場上能看到的硅基氮化鎵的芯片的成本總體上來說是同類硅產品的2-3倍以上，遠遠超過市場對這個產品的預期。因為性能有一定提高，市場愿意接受今天硅基氮化鎵的成本比硅器件成本有一定的提高，但是這個提高是有一定的限度的。如果想突破硅器件對氮化鎵市場的包圍硅基氮化鎵的產品的成本不能高于同樣硅器件的1.5倍。

同時在對成本很敏感的市場上，客戶是希望成本有持續(xù)下降的空間，也就是說在未來得3-5年，客戶的要求是一定要做到跟硅同樣的硅材料同樣的成本，或者是比硅更加便宜的成本，因為只有這樣才能充分地調動市場的積極性，才能夠讓硅基氮化鎵取得真正的市場上的突破和占有。

除了成本之外，整個硅基氮化鎵作為一個全新的產業(yè)，生態(tài)體系還不夠完善。駱薇薇表示，現(xiàn)在做的硅基氮化鎵，生產的效率和質量是非常依賴于上游的，比如說硅襯底，外延的設備的效率和封裝的配套的體系，以及下游的一些系統(tǒng)的開發(fā)。所以對于整個產業(yè)來說，有效商業(yè)模式是一定離不開生態(tài)體系的建立，需要整個產業(yè)從上到下的合作共同完善生態(tài)系統(tǒng)的建立，只有這樣整個產業(yè)可能才會高效發(fā)展。

所謂建立生態(tài)系統(tǒng)，最主要的就是合作，通過合作能夠讓上下游共同地來開發(fā)，能夠充分發(fā)揮氮化鎵優(yōu)勢的定制化的材料。

駱薇薇認為，硅基氮化鎵是當前產業(yè)的一次重要的機會，應該也是中國半導體產業(yè)的一次重大的機遇，要想真正的抓住這個機遇，選擇合適的商業(yè)模式和發(fā)展的模式是至關重要的，只有整個第三代半導體產業(yè)能夠加強合作，聯(lián)手共同激發(fā)這個產業(yè)的熱情，才能加快產業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)共贏。