今年以來，受全球新冠疫情好轉、汽車产業回暖以及5G技藝普及等多方面因素叠加影響，全球範圍內的芯片供應短缺危機愈演愈烈，产業鏈上下遊價錢水漲船高。

       而隨着國內外顧客對芯片需求的迅速攀升，中國半導體工業市場規模持續擴大，並首次成為全球最大的半導體設備市場。在此背景下，國內半導體上下遊産業順勢而為，發力擴張产能的同時積極提高技藝水平。天眼查顯示，2021年上半年，國內半導體产業申請專利數量超4000項，與此同時，第三代半導體材料的研制工作也獲得了多項可喜進展。

    “缺芯”困擾之下，國內半導體工業應對如何？滿負荷開工之余，進行了哪些突破？第三代半導體材料能否助力我國半導體产業達成彎道超車？

       产能專利兩手抓

       年初至今，全球範圍內的“缺芯”情況不斷持續，諸多芯片廠商在滿負荷開工的狀態下仍面臨产品訂單排到第三、第四季度的情況，連帶产業鏈上下遊漲價潮也是此起彼伏。海關總署公布的數據顯示，2021年1月-5月，中國二極管及類似半導體器件出口額合計約172.13億美元，同比增長34.64%。千門資产投研總監宣繼遊在接受《證券日報》記者采訪時表示，半導體供需失衡導致缺“芯”漲價的原因，從本質上看來自於兩個方面。

       一方面，2020年新冠疫情導致大量的國內外半導體公司产能不足，一些核心的關鍵半導體原材料及流程工藝，产能出現緊缺。另一方面，隨着我國新能源汽車产業的不斷擴展，對於半導體的需求呈現倍數增長，需求增加而供給整體不足，導致产業鏈終端價錢高企，再加之半導體原材料如基本金屬的漲價幅度較大，也是造成芯片产品價錢被動上漲的部分原因。

        同期，為應對高速增長的半導體需求，國內眾多上下遊産業開啟了全速擴張模式。晶圓生产廠商中芯國際首席財務官高永崗在投資者調研報告中明確，二季度芯片市場供需缺口巨大，公司产能擴充加上營運效率改善，進一步提升了工廠产出。原材料生产廠商惠倫晶體也表示，根據目前設備安裝調試和人員征聘的進度看，公司重慶子公司將於7月中下旬正式投产，目前公司訂單充足。封測廠商通富微電則在互動平臺上稱，目前國內半導體封測产能緊缺，公司現金將用於擴充产能，達成今年148億元的營收目標。

        廣州興森快捷電路有限公司正處於半導體測試板業務的擴产階段，啟動投資建設策劃-製造-組裝為一體的國內領先的專業ATE工廠，目前處於产能爬坡釋放中。目前在建項目主要為廣州興科IC封裝基板擴产項目。

       國資委機械工業經管院創新中心主任宋嘉在接受《證券日報》記者采訪時表示，半導體产業是典型的技藝密集型、資本密集型的高科技产業，産業在产銷大幅度提升的背景下，考慮擴大产能的同時，一定要堅持創新驅動擴展理念，探索建立並形成“产業創新良性循環”，即科技原始創新投入增加-生产效率提升-产品持續升級-利潤率穩定合理，同時還要有增加科技創新的能力和能力。

       正如宋嘉所說，國內半導體産業在積極擴产能的同時，也在積極進行對專利技藝的探索。天眼查方面供應的數據顯示，2021年上半年，國內半導體产業已公布申請的專利數量為4853項，其中，發明專利4314項；實用新型專利110項；外觀專利429項。對此，宋嘉表示，我國半導體产業正在通過产品品質、附加值以及产品獨占性的提升，達成從大到強的飛躍。

積極探索第三代半導體

       國內半導體産業在積極擴充产能的同時，對於第三代半導體材料製造及加工工藝的研制工作，也在持續推進。

       據《證券日報》記者了解，作為助力我國達成半導體产業彎道超車國際産業的重點項目，相比於傳統矽材料，第三代半導體材料製成器件具有更耐高壓、阻抗更低、更高頻率、更高耐受工作溫度等優勢，同時，由於氮化镓在材料製備環節仍有技藝難度，所以當前具備大規模量产條件，且可用於製備功率器件的第三代半導體材料僅有碳化矽。

       華為雲MVP馬超在接受《證券日報》記者采訪時表示，由於製造設備、製備工藝特別是材料成本上的劣勢，多年來第三代矽替代半導體材料只是在小範圍內應用，直至近幾年這一局面才得以打破。

       據馬超展現，目前主流的經典晶體管製程是7nm，而且由於量子糾纏效應的存在，雖然IBM推出了試驗性方案，業內對於2nm以下製程的芯片普遍持悲觀態度。在摩爾定律放緩以及算力和存儲需求爆發的雙重壓力下，第二代半導體在5G、新能源汽車等新興市場中已無法完全滿足需求，第三代半導體的性能優勢被逐步放大。

       同時，製備技藝特別是大尺寸材料生長技藝不斷突破，SiC和GaN兩種材料均從4英寸換代到6英寸並已研制出8英寸樣品，加之器件製備技藝逐步提升，使得第三代半導體器件性能日益穩定且成本不斷下降，性價比優勢逐漸顯現，可以說新材料將加速半導體工業的加速革新。

       據悉，年初以來，已有多家國內産業被證實正在參與第三代半導體材料的研制工作，並已經取得了積極進展。

       華潤微此前公示稱，公司正在積極布局和拓展碳化矽業務及供應鏈，通過資本合作和業務合作方式帶動碳化矽業務的擴展和布局，同時，公司持有國內首條6英寸商用SiC生产線，SiC二極管产品已達成銷售額突破，預計今年將進一步推出SiCMOSFET产品；GaN产品6英寸和8英寸平臺正在同步開展研制，計劃在今年向市場推出有關产品。

       露笑科技6月份發布公示表示，公司於2021年6月25日與合肥北城、長豐四面體、合肥長豐产業投促創業投資基金合夥産業（有限合夥）、合肥露笑半導體簽署了《合肥露笑半導體材料有限公司增資協議》，協議約定對合肥露笑半導體增加1.1億元註冊資本，截至該公示日，合肥露笑半導體研制的碳化矽襯底片已送樣檢測通過，目前正在積極向下遊顧客進行送樣。

       晶盛機電在5月份與投資者互動時透露，公司嶄新開發出第三代半導體碳化矽長晶爐及外延設備，已完成技藝驗證，未來隨着下遊應用市場的擴展，將為公司擴展註入新動力。

        對於目前國內第三代半導體材料的擴展，創道投資咨詢合夥人步日欣在接受《證券日報》記者采訪時表示，從产業擴展趨勢來看，由於持有特殊的性能優勢，特別是在大功率器件範圍和高頻微波通信範圍，第三代半導體材料和器件是一個必然的演進方向。

     “雖然目前第三代半導體仍處於初期階段，但是市場已經顯示出了巨大的需求，包括新能源電動車、5G毫米波通信等範圍，都需要第三代半導體的助力，因此，國內産業積極準備，主動布局，是一個順應产業和技藝潮流的事情，同時，相應的設備、材料、工藝都需要重新規劃策劃，這些是難點也是機會，及早布局也可以避免目前以矽為代表的二代半導體产業的被動局面。”步日欣說。