第三代半導體進入爆發增長期？

2018年下半年，隨著英特爾酷睿X處理器和英特爾至強W-3175X處理器陸續投入市場，「英特爾處理器缺貨」情況得到緩解。隨著產能的提升，市場需求得以滿足，2019年第一季度伺服器和PC出貨量升高，同步帶動了MOSFET等功率半導體的市場需求。在市場機遇打開的背景下，中國功率半導體廠商是否可以抓住機遇？

MOSFET需求反彈

大中、傑力、尼克森等廠商運營慘談的局面或將被打破。2019年，英特爾處理器出貨量提升，帶動MOSFET市場需求，大中、傑力、尼克森等廠商提升投片量。去年下半年，高性能細分市場內，英特爾至強和英特爾酷睿處理器出現供不應求，抑制了筆記本電腦與伺服器的出貨量，進而導致MOSFET供應商大中、傑力、尼克森等廠商顯卡庫存過多，業績並不理想。隨後，英特爾首席財務官兼臨時首席執行官Bob Swan在公開信中表示，2018年英特爾資本支出創較年初計劃增加了約10億美元，主要用於14nm生產基地，提高出貨量，應對市場不斷增長的需求。2018年11月，英特爾酷睿X系列處理器正式上市。同年12月，英特爾至強W-3175X處理器出貨，缺貨情況得以緩解，帶動2019年第一季度伺服器和筆記本電腦出貨量回升。

專家指出，伺服器和筆記本電腦出貨量的提升將同步拉動MOSFET投片，供應商第一季度將維持較高的MOSFET投片量。一時間，MOSFET等功率器件再次回到熱點話題。2018年，包括MOSFET在內的功率器件漲價嚴重，電容甚至漲幅十幾倍，供不應求的產能促使很多中小型企業難以取得貨源。「漲價」過後，整個功率器件市場重新洗牌，很多以MOSFET為元器件的小廠商逐一倒閉。

但是，功率器件市場需求依舊強勁。以MOSFET為例，科技企業的新寵——無線充電市場對MOSFET的需求強大，一個無線充電器中最多可使用6顆MOSFET管，再加上「低壓電流」模式逐漸成為主導，功率器件更新換代的需求更勝往昔。英特爾公司高級副總裁、英特爾公司首席技術官兼英特爾研究院院長Mike Mayberry曾向記者表示，隧道場效應晶體管 （FET）和鐵電體的相關研究很有前途，可以大幅提高功率性能。中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟發表的《寬禁帶功率半導體發展路線圖》中表示，在新一輪產業升級的背景下，發展MOSFET等功率器件將成為電力電子產業發展的重中之重。

產業化仍是難題

目前全球功率器件發展已經達到一定規模。美國、德國、日本、歐洲幾家大公司的器件設計技術、晶元製造工藝、器件封裝驅動技術陸續更新升級。與其相比，中國功率器件一直存在較大差距。但是隨著寬禁帶半導體的到來，全球碳化硅、氮化鎵等技術和產業都尚未成熟，新興市場在一定程度上給每個廠商同樣的機遇，這或許是中國功率器件產業發展的機會。

近期，基本半導體公司正式發布國內首款擁有自主知識產權的工業級碳化硅MOSFET。基本半導體的工作人員向記者表示，基於硅、砷化鎵半導體材料的功率器件受材料性能所限，正接近物理極限，產業發展進入瓶頸期。以碳化硅為代表的第三代半導體材料已進入爆發增長期。

儘管在寬禁帶半導體領域存在發展機遇，但是中國企業與世界先進水平差距依舊較為明顯。一位功率半導體的高級工程師向記者透漏，目前中國仍以4英寸技術為主，尚未實現6英寸的產業化，碳化硅和氮化鎵的晶元製造還處於晶元工程樣品階段，尚不具備批量產業化能力。

「總體來看，我國碳化硅和氮化鎵功率器件的產業化能力薄弱，高端晶元幾乎全部依賴進口，高端材料和器件禁運、採購成本高、供貨周期不穩定等問題仍非常突出。」該工程師對記者說。

重視標準和可靠性研究

在中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟發布的《寬禁帶功率半導體發展路線圖》中，記者發現，中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟將2020年定義為碳化硅功率器件6英寸晶圓的「零微管」時代，與其相對應的外延材料、器件以及模塊都將逐步升級，達到自給率10%。專家表示，我國距離6英寸晶圓的「零微管」時代，在材料生長、器件結構、器件工藝以及器件模型等方面都還有大量科學問題尚需攻克。

首先是可靠性研究不深入的弊端。寬禁帶功率器件作為新興技術和產業，存在相當程度的沿用傳統標準、可靠性研究不深入的弊端，嚴重製約了市場推廣和產業化應用。中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟建議組織力量，開展符合寬禁帶功率器件的標準和可靠性的研究，加快標準的制定和推廣。此外，在開展國際視野下進行頂層設計和戰略規劃也是重要的一環。

相關人士表示，我國寬禁帶功率器件產業的發展離不開國際上該領域的發展，其發展規律必須符合國際發展趨勢，建議站在國際高科技產業的高度，對我國寬禁帶半導體器件產業的發展進行科學的規劃和合理的布局。

中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟建議，依託已有寬禁帶半導體產業基礎，加強科學規劃，完善現有產業集聚區布局和配套產業鏈建設，推動垂直整合和橫向合作，打造具備競爭力的產業集群。制定措施和優惠政策，推動企業實施更加積極自主的開放戰略，鼓勵企業堅持自主創新與「走出去」相結合，充分利用國際國內兩種資源、兩個市場，提高國際合作水平與質量，爭取為該領域的國際發展做出積極的貢獻。

來源：中國電子報

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