半导体产业半年申请专利4853项 “缺芯”潮下强化第三代研发
证券日报网 证券日报之声
今年以来，受全球新冠疫情好转、汽车产业回暖以及5G技术普及等多方面因素叠加影响，全球范围内的芯片供应短缺危机愈演愈烈，产业链上下游价格水涨船高。
而随着国内外客户对芯片需求的迅速攀升，中国半导体行业市场规模持续扩大，并首次成为全球最大的半导体设备市场。
在此背景下，国内半导体上下游企业顺势而为，发力扩张产能的同时积极提高技术水平。天眼查显示，2021年上半年，国内半导体产业申请专利数量超4000项，与此同时，第三代半导体材料的研发工作也获得了多项可喜进展。
“缺芯”困扰之下，国内半导体行业应对如何？满负荷开工之余，进行了哪些突破？第三代半导体材料能否助力我国半导体产业实现弯道超车？
产能专利两手抓
年初至今，全球范围内的“缺芯”情况不断持续，诸多芯片厂商在满负荷开工的状态下仍面临产品订单排到第三、第四季度的情况，连带产业链上下游涨价潮也是此起彼伏。
海关总署公布的数据显示，2021年1月-5月，中国二极管及类似半导体器件出口额合计约172.13亿美元，同比增长34.64%。
千门资产投研总监宣继游在接受《证券日报》记者采访时表示，半导体供需失衡导致缺“芯”涨价的原因，从本质上看来自于两个方面。
一方面，2020年新冠疫情导致大量的国内外半导体公司产能不足，一些核心的关键半导体原材料及流程工艺，产能出现紧缺。另一方面，随着我国新能源汽车产业的不断发展，对于半导体的需求呈现倍数增长，需求增加而供给整体不足，导致产业链终端价格高企，再加之半导体原材料如基本金属的涨价幅度较大，也是造成芯片产品价格被动上涨的部分原因。
同期，为应对高速增长的半导体需求，国内众多上下游企业开启了全速扩张模式。
晶圆生产厂商中芯国际首席财务官高永岗在投资者调研报告中明确，二季度芯片市场供需缺口巨大，公司产能扩充加上营运效率改善，进一步提升了工厂产出。
原材料生产厂商惠伦晶体也表示，根据目前设备安装调试和人员招聘的进度看，公司重庆子公司将于7月中下旬正式投产，目前公司订单充足。
封测厂商通富微电则在互动平台上称，目前国内半导体封测产能紧缺，公司现金将用于扩充产能，实现今年148亿元的营收目标。
兴森科技方面亦公告，公司子公司广州兴森快捷电路有限公司正处于半导体测试板业务的扩产阶段，启动投资建设设计-制造-组装为一体的国内领先的专业ATE工厂，目前处于产能爬坡释放中。目前在建项目主要为广州兴科IC封装基板扩产项目。
国资委机械工业经管院创新中心主任宋嘉在接受《证券日报》记者采访时表示，半导体产业是典型的技术密集型、资本密集型的高科技产业，企业在产销大幅度提升的背景下，考虑扩大产能的同时，一定要坚持创新驱动发展理念，探索建立并形成“产业创新良性循环”，即科技原始创新投入增加-生产效率提升-产品持续升级-利润率稳定合理，同时还要有增加科技创新的能力和实力。
正如宋嘉所说，国内半导体企业在积极扩产能的同时，也在积极进行对专利技术的探索。
天眼查方面提供的数据显示，2021年上半年，国内半导体产业已公布申请的专利数量为4853项，其中，发明专利4314项；实用新型专利110项；外观专利429项。
对此，宋嘉表示，我国半导体产业正在通过产品质量、附加值以及产品独占性的提升，实现从大到强的飞跃。
积极探索第三代半导体
国内半导体企业在积极扩充产能的同时，对于第三代半导体材料制造及加工工艺的研发工作，也在持续推进。
据《证券日报》记者了解，作为助力我国实现半导体产业弯道超车国际企业的重点项目，相比于传统硅材料，第三代半导体材料制成器件具有更耐高压、阻抗更低、更高频率、更高耐受工作温度等优势，同时，由于氮化镓在材料制备环节仍有技术难度，所以当前具备大规模量产条件，且可用于制备功率器件的第三代半导体材料仅有碳化硅。
华为云MVP马超在接受《证券日报》记者采访时表示，由于制造设备、制备工艺特别是材料成本上的劣势，多年来第三代硅替代半导体材料只是在小范围内应用，直至近几年这一局面才得以打破。
据马超介绍，目前主流的经典晶体管制程是7nm，而且由于量子纠缠效应的存在，虽然IBM推出了试验性方案，业内对于2nm以下制程的芯片普遍持悲观态度。在摩尔定律放缓以及算力和存储需求爆发的双重压力下，第二代半导体在5G、新能源汽车等新兴市场中已无法完全满足需求，第三代半导体的性能优势被逐步放大。
同时，制备技术特别是大尺寸材料生长技术不断突破，SiC和GaN两种材料均从4英寸换代到6英寸并已研发出8英寸样品，加之器件制备技术逐步提升，使得第三代半导体器件性能日益稳定且成本不断下降，性价比优势逐渐显现，可以说新材料将加速半导体行业的加速革新。
据悉，年初以来，已有多家国内企业被证实正在参与第三代半导体材料的研发工作，并已经取得了积极进展。
华润微此前公告称，公司正在积极布局和拓展碳化硅业务及供应链，通过资本合作和业务合作方式带动碳化硅业务的发展和布局，同时，公司拥有国内首条6英寸商用SiC生产线，SiC二极管产品已实现销售额突破，预计今年将进一步推出SiCMOSFET产品；GaN产品6英寸和8英寸平台正在同步开展研发，计划在今年向市场推出有关产品。
露笑科技6月份发布公告表示，公司于2021年6月25日与合肥北城、长丰四面体、合肥长丰产业投促创业投资基金合伙企业（有限合伙）、合肥露笑半导体签署了《合肥露笑半导体材料有限公司增资协议》，协议约定对合肥露笑半导体增加1.1亿元注册资本，截至该公告日，合肥露笑半导体研发的碳化硅衬底片已送样检测通过，目前正在积极向下游客户进行送样。
晶盛机电在5月份与投资者互动时透露，公司最新开发出第三代半导体碳化硅长晶炉及外延设备，已完成技术验证，未来随着下游应用市场的发展，将为公司发展注入新动力。
对于目前国内第三代半导体材料的发展，创道投资咨询合伙人步日欣在接受《证券日报》记者采访时表示，从产业发展趋势来看，由于拥有特殊的性能优势，特别是在大功率器件领域和高频微波通信领域，第三代半导体材料和器件是一个必然的演进方向。
“虽然目前第三代半导体仍处于初期阶段，但是市场已经显示出了巨大的需求，包括新能源电动车、5G毫米波通信等领域，都需要第三代半导体的助力，因此，国内企业积极准备，主动布局，是一个顺应产业和技术潮流的事情，同时，相应的设备、材料、工艺都需要重新规划设计，这些是难点也是机会，及早布局也可以避免目前以硅为代表的二代半导体产业的被动局面。”步日欣说。
