四部門齊發聲，這些芯片的未來值得關注

薛山

當仁不讓的“發動機”：5G商用開始加速

9月8日，國家發展改革委、科技部、工業和信息化部、財政部等四部門聯合印發了《關于擴大戰略性新興產業投資，培育壯大新增長點增長極的指導意見》（下文簡稱《指導意見》），針對目前面對的形勢提出了四大總體要求：聚焦重點產業領域、打造集聚發展高地、增強要素保障能力和優化投資服務環境。

作為全新一代通信標準，在經歷了3G/4G時代“掌握標準就能掌握上游動能，進而推動下游產業持續演化”的歷史之后，關于新標準的行業競爭達到了空前的高度，由于全世界都不知道5G將會帶來怎樣的變化，而這也是之所以被“卡脖子”的關鍵原因，畢竟4G時代的應用代表——短視頻自媒體就已經被國產軟件牢牢把控。

“哪里有壓迫，哪里就有反抗。”既然通信標準是整個數字產業的絕對上游，而5G方面的技術我們又走在了全世界的前頭：華為、中興、大唐、OPPO、vivo、聯想等企業的5G專利族聲明量占比達到了38%，比排名第二第三的韓國、美國之和還要高。再加上背靠龐大的用戶市場，將5G作為發展先鋒可以說是理所應當的選擇。

事實上在今年3月新基建拉動了一波關注后，社會各界對5G的熱情明顯消退，這說明國內的5G布局已經邁過了關注度最膨脹的階段，這個階段會不可避免地帶來過高的期待，所以隨后必將迎來一波“與期待有落差”的低谷期，我們現在基本就處于這個階段，比如你會聽到很多“5G好像也沒啥用？”的說法，要度過這個低谷期，就需要政策的扶持和應用方式的進化齊頭并進，從而漸漸復蘇，直至成熟，這個過程在3G/4G時代也都經歷過。

作為全球最大的市場，我國在全球智能手機出貨量中的占比達到了31%，而全球5G手機出貨量的72%都來自中國（數據來源：Counterpoint 2020年第二季度報告），預計2020年全年全球5G手機出貨量將達到2.78億臺，我國占比62%。從這個角度來看，民用5G終端在國內已是大勢所趨。對于5G基建來說，現階段的接入層基站設備通過增強型4G基站+5G基站，或將5G基站用戶面直通4G核心網，就能在低改造成本的情況下實現非獨立組網5G;承載網中傳和回傳技術方案已經確定，前傳還需要進一步明確;SA獨立組網核心網理論上近期就會陸續公布商用。考慮到5G頻段頻率高，信號穿透力差、傳播距離短，因此利用超小型化的皮飛基站做室分也將成必然，這也是《指導意見》提出“將各級政府機關、企事業單位、公共機構優先向基站建設開放，研究推動將5G基站納入商業樓宇、居民住宅建設規范”的原因，而5G的低時延優勢在這個階段將會得到爆發，車聯網、工業互聯網、遠程醫療等應用開始顯現，所以未來走向是非常明晰的。

第三代半導體有望實現超車

大力發展第三代半導體技術已經寫入了“十四五”規劃當中，擁有高度的優先權，那么什么是第三代半導體呢？

第一代半導體材料指的是硅材料，第二代半導體指的是砷化鎵、磷化銦等，而第三代就是碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、金剛石、氮化鋁等等。需要注意的是，每一代之間并不是替代升級關系，更多還是在不同領域各司其職。

目前第一代硅芯片因其有著相對低的成本和仍未摸到天花板的性能，再加上極深的技術壁壘，仍然占據了95%的半導體市場，但硅材料禁帶寬度較窄和擊穿電場較低等物理屬性限制了其在光電子領域和高頻高功率器件方面的應用。而第二代半導體因其出色的光通信能力，在通信產業騰飛的大背景下得到了很好的應用，這兩代半導體我國企業的落后幅度較大。

而第三代半導體的主要特點是禁帶寬度大，以碳化硅為例，約為硅的3倍，導熱率為硅的4～5倍，擊穿電壓為硅的8倍，電子飽和漂移速度率為硅的2倍。這些優勢意味著第三代半導體適用于制造耐高溫、高壓、大電流的高頻大功率器件，可大大減小開關導通損耗，較小的寄生電容也意味著可以成倍減小設備體積，減小銅等材料的消耗，因此非常適合射頻器件，也正符合發展5G的需求，因為5G基站會使用大數量陣列天線來實現更大的無線數據流量和連接可靠性，這種架構需要相應的射頻收發單元陣列配套，利用第三代半導體尺寸小、效率高和功率密度大的特點就能滿足高集成度需求。而且最關鍵是就技術水平來說，我國與國外的差距相對第一第二代半導體要小很多，所以我國半導體的領軍人物張汝京就曾表態，第三代半導體是我們超車的機會。

薄弱環節攻堅需要有“馬拉松精神”

《指導意見》還提出要加快新材料產業強弱項，圍繞保障大飛機、微電子制造、深海采礦等重點領域產業鏈供應鏈穩定，加快在光刻膠、高純靶材、高溫合金、高性能纖維材料、高強高導耐熱材料、耐腐蝕材料、大尺寸硅片、電子封裝材料等領域實現突破。顯然，這些領域大多屬于“紅海市場”，技術壁壘也相對較高，攻堅難度大，國產需要很長的時間才能實現“自給自足”。

以光刻膠為例，我國的大部分光刻膠企業均涉及面板屏顯領域，而且具備一定的競爭力，但半導體光刻膠技術水平離國際先進水平差距很大，國內企業市場份額不足40%，尤其是高分辨率光刻膠核心技術基本被日本和美國企業所壟斷。根據中國產業信息網的分析顯示，適用于6英寸硅片的436nm波長g線和365nm波長i線光刻膠的自給率約為20%，適用于8英寸硅片的248nm波長KrF光刻膠自給率不足5%，而適用于12英寸硅片的193nm波長ArF光刻膠完全依靠進口。目前來看，以科華微電子為代表的企業掌握了g/i線正性光刻膠、KrF光刻膠及配套試劑技術，正在進行ArF光刻膠的研發，與國際領先水平有較大差距。

目前來看，不少企業已經開始進軍光刻膠領域，比如擬募資12億元投入光刻膠等材料研發的雅克科技;擬使用1億元超募資金投資的上海八億時空先進材料有限公司（暫定名），由該公司投資建設研發平臺，實施“先進材料研發項目”。其先進材料研發項目就包含了光刻膠方面。據悉，其重點研發平板顯示用光刻膠、5G分子天線用光刻膠及半導體用光刻膠。

8英寸和12英寸大尺寸硅片方面，市場基本已被日、德、韓和中國臺灣企業所壟斷，日本信越、日本盛高、中國臺灣環球晶圓、德國Silitronic和韓國LG這五大供應商的市場份額達到了95%。2009年金瑞泓打破了8英寸硅片全依賴進口的局面，2017年掌握了12英寸硅片核心技術，這開了個好頭，而如上海新昇、超硅半導體、中環半導體以及立昂微等多家企業，目前宣布的12英寸硅片項目多達20個，總投資金額超過1400億元，12英寸硅片總規劃月產在2023年前后合計超過650萬片。

后來居上，任重道遠

總體而言，在5G、第三代半導體等新領域，我們相對國際水平有著較小的差距，甚至還有領先，這意味著未來的新生市場上我們有更高的概率搶占先機，但在傳統半導體產業，特別是先進制程工藝上，從上游材料到制備設備我們顯然都處于被“包圍”的狀態，所以現階段的目標與其說是突圍，不如說是先滿足自給自足， 一步步走出困境，可以說是任重而道遠。