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    大灣區半導體材料產業進擊:從上游技術追趕走向平臺化生態

    來源:中圖科技   發布時間:2021-08-12   點擊:930 次
    大灣區的優勢能力就在于,憑借成熟的產業化生態鏈融合。一旦技術能夠獲得突破,接下來的大規模、低成本商用,可推動中國在化合物半導體材料市場能夠實現快速突破。
     
      

    編者按:進入數字化時代,芯片的重要性愈發凸顯。而在這其中,晶圓材料是核心承載物之一。單純硅作為第一代材料,已經無法滿足更高壓、更大功率和低損耗等特性需求。第二代和第三代半導體材料順勢登場。隨著國內生態的共同推進,以及材料廠商本身的持續研發迭代,大灣區內的材料市場正散發出旺盛生命力。它們越過“瞪羚”企業發展過程中必經的艱難時期,追趕更艱難的制程工藝,并以此進擊更完善的產業生態角色。
     
    隨著粵港澳大灣區內電子產業生態的日益磅礴,身處其中的上游半導體材料廠商們,也在市場的需求助推和自身技術演進過程中,日益壯大起來。
    單純硅材料由于其元素本身的限制,在某些場景已經無法滿足對于更高壓、更大功率和低損耗等特性的需求。由此,以砷化鎵和磷化銦為代表的第二代,以及由碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體應用市場被逐步培育壯大,并在龍頭創新公司的帶動之下,走紅全球市場。
    政策層面早已對我國發展半導體上游基礎前沿技術有了部署希冀。“十三五”期間,國家科技部在“國家重點研發計劃”中提到支持第三代半導體發展,國家2030計劃和“十四五”國家研發計劃也明確提出第三代半導體是重要發展方向,其也被列為國家科技創新2030重大項目“重點新材料研發及應用”。
    在此期間,廣州提出組織實施“強芯”工程。深圳提出的“芯片制造補鏈工程”中,提及對關鍵設備和材料的研發及產業化;同時強調到2023年,要實現第三代半導體中試研發和器件生產線建成,帶動襯底、外延等環節加速發展,本地產業鏈配套和協作能力明顯提升,產業鏈競爭力顯著增強的目標。
    如今在粵港澳大灣區內的產業鏈公司中,有早年間隨著LED產業生態競合、成長起來,由此在氮化鎵領域有所積淀的廠商;有基于產業生態部署而深入含鎵材料化合物材料市場,并陸續邁步第二代和第三代半導體材料的廠商;也有自海外留學歸來,便認準并扎根第三代半導體完善產業鏈生態的創業公司。
    雖然整體來看,在第二代和第三代半導體材料領域,國內與國外或多或少依然有所差距,但隨著國內生態的共同推進,以及材料廠商本身的持續研發迭代,大灣區內的材料市場正散發出旺盛生命力。它們越過“瞪羚”企業發展過程中必經的艱難時期,追趕更艱難的制程工藝,并以此進擊更完善的產業生態角色。
     
     
    國內產研勢力的進擊
     
    縱觀全球半導體材料襯底領域,日本無疑是發展至今技術層面較為成熟的國家,且目前依然占據著優勢地位。歐美則是隨著新材料應用市場的崛起,相關大廠近些年間通過并購整合等方式,也走向了成熟的發展周期。
    一批國產勢力在近些年間,憑借日益成熟的產業生態,疊加技術能力積累,上游材料廠商們也有了充溢的發展實力。
    典型如LED產業,其最初的技術路線并非全然由中國產研界提出,但隨著后續制備過程中對深層次技術能力的迭代需求,中國依然在此領域實現了成熟的產業化路徑。
    2013年至2014年間,中圖科技成立后開始了緊鑼密鼓地建廠。據介紹,2015年初,公司產線正式運營,經過半年的調校探索,很快在2016-2017年間,業務基本走上正軌,并在2017年實現國內領先。
    這一過程的快速完成,就是由自研技術驅動的。藍寶石襯底的氮化鎵路線最早并非由中國科學家提出,這一發展思路起源于日本,并在完成產業化驗證后,獲得了諾貝爾獎項,進而推動該技術路線在全球LED材料產業中推廣。
    但中圖科技通過與產業界和學界的共同研究,2018年,時任中圖有限董事長、總經理職務的康凱作為主要完成人,參與的項目“氮化物半導體大失配異質外延技術”獲得國家技術發明獎二等獎,這也是支撐公司產品產業化落地的一個重要支點。
    康凱向記者介紹,圖形化襯底工藝是一項開放性技術,通過光學設計的LED材料為錐體,需要掩膜和材料刻蝕同步進行,以達到最終所需結果。這是化合物半導體材料發展過程中的特殊性,與僅限于二維層面的硅基材料刻蝕有巨大區別,也是產業落地過程中的核心難點。
     
     
    中圖科技董事長、總經理 康凱:我們做到了在刻蝕能力提升的同時,把二次掩膜刻蝕技術首次實現產業化,加速推動了藍寶石圖形化襯底技術大規模、低成本、重復穩定的國產化進程。
    在此基礎上,再進行技術的迭代演進就有了優勢加成??祫P向記者表示,基于公司自身團隊對產業和技術能力領先的認知,再以此復制、擴產,很快就能實現更大的先進工藝規模效益,并讓后來者難以輕易超越。
    中圖科技董事長、總經理 康凱:這個產業有一個充分開放式的競爭環境,這就要求公司在材料、技術等各方面綜合實力要超過同業,并且保證低成本、穩定性,才能獲得更龐大的市場和客戶。
    這也是中國公司在藍寶石襯底的氮化鎵材料制備技術,甚至在LED產業鏈發展過程中,逐步成為全球核心力量的原因之一。
    在早年間,藍寶石材料在晶向選擇方面晶片背面的拋光精細度參數等在境內外要求不同,在有頭部公司掌握了優勢地位后,帶動國內產業共同制定國家標準,也會對整個產業生態的更高效發展帶來啟迪作用。
    由此,將進一步推動國內的LED半導體產業,包括設備廠商、器件廠商等,實現更大規模的生態完善和成熟。
    中圖科技招股書顯示,自2018年起,公司折合4英寸PSS(圖形化藍寶石襯底)月產能一直保持在100萬片以上,年產能超1300萬片。
    另據LEDinside對全球GaN-LED外延片產量的測算,中圖公司2018-2020年連續三年全球市場占有率均超過26%,2020年全球市場占有率達到29.81%,目前為全球產銷規模最大的PSS廠商之一。
    大灣區的優勢能力就在于,憑借成熟的產業化生態鏈融合。一旦技術能夠獲得突破,接下來的大規模、低成本商用,就不是太難的問題。由此也推動中國在化合物半導體材料市場能夠實現快速突破。
     
    中圖基于此前在氮化鎵市場的積累,也開始探索向第三代半導體市場的進一步產研聯動。近期公司籌劃在科創板上市,募資用途其中一部分,就是用于“第三代半導體襯底材料工程研究中心建設項目”。
    康凱向記者指出,現階段來看,美國公司在碳化硅基的氮化鎵技術路線上發展相對成功,日本則是通過藍寶石襯底的氮化鎵技術走通了另外一條發展路徑。這說明技術本身的發展路線并不唯一。
    “募資投入第三代半導體材料市場的研發,是因為隨著我們在PSS領域逐步做大,有義務在新的前沿市場進一步深入研究。”他續稱,在細分領域做到全球領先水平后,就一定程度上掌握了突圍既往行業發展路線的思路和能力。隨著更大的產業市場被開啟,中圖也有能力進一步復制到其他市場進行探索和落地,從而形成平臺化發展模式。
    當然他很清醒地認識到,產業投資過程中思路清晰很重要??祫P表示,“我們進行這類投資準備,不是為了趕風口,核心是抓團隊不抓項目,有合適的團隊就會予以相應關注。”
    如今,在日益完備的國產半導體生態鏈條發展路徑之下,上游材料領域公司基于自身對技術研發的深厚積累,以及耐得住寂寞的初心,也正走向下一個高地。
     
     

    文字記者|駱軼琪 
    文字編輯|曹金良 
    電視記者|周金穎 
    攝像記者|宋子榮 楊毓 
    視頻編導|周金穎 張倩茹
    配  音|車遠洋
    監  制|楊海濤
    統  籌|于曉娜 張伍生 李銳 杜弘禹
    出 品 人|蔡萬麟 任天陽

        

    本篇文章內容轉載自:央視新聞客戶端
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