（一）半導體產業總體情況。半導體是指在常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，在集成電路、消費電子、通信系統、大功率電源轉換等領域具有廣泛應用。2021年，全球半導體市場規模達5560億美元，同比增長26.2%。從應用領域來看，半導體在集成電路領域市場規模達4630億美元，約占全球半導體市場規模的83.3%；其次分別為光電器件、分立器件、傳感器領域，市場規模分別為434.2億美元、303.4億美元、191.5億美元，占比分別為7.8%、5.5%、3.4%。從主要消費區域來看，亞太地區約占全球的70%，其中，中國約占全球的35%，是全球最大的半導體單個市場；其次分別為美國、歐洲市場，分別占全球的19%、10%。需要關注的是，中國市場仍在高速增長，2021年銷售額突破1900億美元，同比增長27.1%。從發展歷程來看，半導體核心材料按照歷史進程可以分為以硅、鍺為代表的第一代半導體材料，重點應用在集成電路、電子信息等領域，目前約占總體規模的85%；以砷化鎵、磷化銦為代表的第二代半導體材料，重點應用在4G時代的大部分通信設備以及光電領域，目前約占總體規模的5%；以氮化鎵、碳化硅、氧化鋅、金剛石等為代表的第三代半導體材料，主要應用在新能源汽車、5G通信、光伏逆變器等領域，近年來呈現高速增長態勢，目前約占總體規模的10%。

　　（二）第三代半導體材料的優勢。與前兩代半導體材料相比，第三代半導體材料的優勢主要體現在4個方面：一是應用場景廣闊，性能更強。第三代半導體采用寬禁帶材料，關斷時候的漏電電流更小，導通時候的導通阻抗更小，且寄生電容遠小于硅工藝材料。在高溫、大功率場景中，第三代半導體材料芯片的運行可靠性更強，待機時間更長。二是能量轉換效率高，功率損耗小。以新能源汽車為例，相比用傳統硅芯片（如IGBT）驅動的電動汽車，用第三代半導體材料芯片（如特斯拉Model 3使用的碳化硅芯片）驅動的新能源汽車的能量耗損低5倍左右，電機控制器的體積減少30%，續航里程能夠增加5%至10%。三是可以承受更大的功率和更高的電壓。第三代半導體材料能夠大幅提高產品的功率密度，適應更高功率、更高電壓、更大電流的未來電動車的需要。四是應用范圍更加廣闊。第三代半導體產業具有學科交叉性強、應用領域廣、產業關聯性大等特點，在半導體照明、新一代移動通信、智能電網、高速軌道交通、消費類電子等領域擁有廣闊的應用前景，是支撐信息、能源、交通、國防等產業發展的重點新材料。總的來看，采用第三代半導體材料制備的半導體器件不僅能在更高的溫度下穩定運行，還能以較少的電能消耗獲得更高的運行能力，能夠滿足現行5G及新能源汽車等最新應用的需求，正在成為全球半導體產業競爭的新的戰略高地。

 

　　（三）第三代半導體產業情況。從產業鏈條來看。第三代半導體產業鏈主要包括襯底材料的制備、外延層的生長、器件制造以及下游應用市場。其中，襯底是所有半導體芯片的底層材料，主要用于物理支撐、導熱、導電；外延是在襯底材料上生長出來的新半導體晶層，其中碳化硅基氮化鎵，被視為第三代半導體未來主流；器件是通過光刻、薄膜沉積、刻蝕等復雜工藝流程在外延片上制作出設計好的結構；下游應用市場主要是以新能源汽車、5G通訊、光伏發電、消費類電子產品等。從國際競爭態勢來看。目前國外企業在第三代半導體材料端仍然占據顯著優勢。在碳化硅市場中，美國科銳（CREE）碳化硅襯底市場占有率達到45%，其次為日本的羅姆，國內龍頭山東天岳、天科合達合計市場占有率不到10%。在氮化鎵市場中，日本住友集團為全球第一大氮化鎵襯底廠商，市場占有率為40%，美國科銳（CREE）和威訊聯合半導體（Qorvo）緊隨其后，市場占有率分別為24%和20%，中國企業在襯底領域仍處于起步階段。從應用場景來看，目前碳化硅、氮化鎵器件的前三大應用領域分別為消費類電源、商業電源和新能源汽車，占比分別為28%、26%和11%。未來相當長一段時間內，隨著制備技術進步帶來的碳化硅與氮化鎵器件成本持續下降，以及800V汽車電驅系統、高壓快充樁、消費電子適配器、數據中心及通訊基站電源等細分領域市場需求持續增加，預計第三代半導體產業將會保持高速增長。

 

　　（四）國內第三代半導體產業情況。目前我國第三代半導體產業已經開始從“導入期”向“成長期”過渡，初步形成了從材料、器件到應用的全產業鏈，但在材料、晶圓、封裝及應用等環節的核心關鍵技術和可靠性、一致性工程化應用領域與國際頂尖水平還存在較大差距，部分高端產品還是空白，高度依賴國際進口。然而，第三代半導體屬于后摩爾定律概念，對制程和設備要求相對不高，能夠避免前兩代半導體發展過程中出現的發達國家通過限制光刻機、干法刻蝕機出口而產生的“卡脖子”局面。國內產業界和專家普遍認為在第三代半導體領域是我國擺脫集成電路被動局面，實現芯片技術趕超和超車的良機。從區域上來看，目前，國內多個省市出臺政策支持第三代半導體產業發展，在京津冀、長三角、珠三角、成渝等區域已經形成了較為成熟的產業集群。中國半導體行業協會評選的2022年全國第三代半導體最具競爭力10大產業園區，長三角地區3家，分別為蘇州工業園、上海臨港新片區、無錫國家集成電路設計中心；泛珠三角地區2家，分別為深圳寶安區第三代半導體IDM產業園、廈門高新區；成渝地區2家，分別為重慶西永微電子產業園、成都高新區；京津冀地區2家，分別為北京順義區、河北鹿泉經濟開發區；中西部地區1家，即西安高新區。從龍頭企業來看。目前，國內第三代半導體主要制造商共147家，主要分布在江蘇、廣東、北京。碳化硅產業鏈相關公司共104家，其中上市公司15家，全產業鏈企業（生產設備、襯底、外延、器件）有三安集成、中電科55所、中電科13所等。氮化鎵產業鏈相關公司有43家，其中上市公司3家，全產業鏈公司僅有英諾賽科1家。從重大項目投資來看。近年來，國內龍頭企業發展態勢迅猛，在下游器件環節多個細分領域取得關鍵技術突破，已經具備了與國際龍頭企業競爭的技術實力。比如，英諾賽科建成中國首條8英寸硅基氮化鎵外延與芯片大規模量產生產線，截至目前已經實現超過1億顆氮化鎵芯片的出貨量，有望在今年實現全球出貨量第一；山東天岳在半導體絕緣型碳化硅襯底市場出貨量國內第一、全球第三。

 

 

 

　　基于第三代半導體產業特點，結合調研情況，對第三代半導體產業未來發展趨勢形成了4點判斷：

 

　　（一）第三代半導體產業發展呈現出明顯的應用牽引的特點，國內市場將會在相當長一段時間內保持較高增速。主要原因有三個方面：一是第三代半導體產品在消費類電子產品、新能源汽車、5G移動通信、高效智能電網等領域展示出廣闊的、不可替代的應用前景，預計將形成近十萬億規模的應用市場。二是上游襯底產能持續釋放且量產技術趨于穩定，器件的產線規格尺寸更大，推動成本大幅下降。三是目前半絕緣襯底、大尺寸碳化硅襯底、氮化鎵同質襯底、4G通信基站用氮化鎵射頻器件、大功率碳化硅 MOSFET器件等市場主要由國外廠商占據，隨著國產企業技術突圍，進口替代空間廣闊。

 

　　（二）第三代半導體是我國在半導體領域實現彎道超車的關鍵賽道，將會獲得國家大力支持。與前兩代半導體產業相比，第三代半導體對下游制造環節對設備的要求相對較低，投資額相對較小，能夠在一定程度上擺脫對高精度光刻機為代表的先進加工設備的依賴，是我國在半導體領域實現突圍的關鍵賽道。《中國制造2025》中提出，到2025年，第三代半導體在5G通信、高效能源管理中的國產化率要達到50%，在新能源汽車、消費電子中要實現規模應用，在通用照明市場滲透率要達到80%以上。此外，“十四五”期間是我國產業升級與“雙碳”政策推進的關鍵階段，第三代半導體材料是支撐制造業轉型升級的重要保證，國家先后出臺了《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》、《關于促進集成電路產業和軟件產業高質量發展企業所得稅政策的公告》，對于集成電路企業給予大力政策扶持。

 

　　（三）第三代半導體產業競爭關鍵領域集中在上游材料端，龍頭企業呈現加速擴張態勢。第三代半導體在制程前端（材料取得、襯底、外延）環節難度較高，以碳化硅為例，襯底和外延約占總價值的60%。近年來國內主流半導體企業已經取得一系列技術突破，正處在調整產業布局，擴大產能的關鍵階段。比如，三安光電在湖南布局了總投資160億元的碳化硅全產業鏈生產基地；山東天岳在上海臨港投資25億元建設導電型襯底產業化項目，以適應未來巨大的電動汽車、儲能市場需求布局；英諾賽科蘇州基地于2021年6月份實現量產，今年以來先后在美國硅谷、比利時魯汶及韓國光明設立了銷售和設計中心，訂單需求量持續增加，擁有進一步擴大產能的需求和意愿；露笑科技在合肥投資100億元建設第三代功率半導體產業園，主要建設碳化硅晶體生長、襯底制作、外延生長的研發生產。

 

　　（四）第三代半導體呈現出器件材料一體化發展趨勢，未來頭部企業將以IDM（垂直整合制造）模式為主。IDM模式是半導體行業的一種解決方案，指由同一家公司從設計、制造、封裝測試到銷售自有品牌IC都一手包辦的半導體垂直整合型經營模式。第三代半導體產業與硅基半導體產業相比具有生產設備相對便宜，芯片設計受益于成熟的半導體工藝，風口資本投資充足等特點，非常適宜采用IDM模式發展。以碳化硅為例，使IDM廠商能夠有效把控碳化硅產業鏈各環節，快速依循路徑定位器件端問題源頭，進而能夠加快交貨和品質改善周期，同時能夠有效控制整體成本和提供更好的產品一致性。目前國內龍頭企業如三安光電、泰克天潤、基本半導體、英諾賽科等企業都在向IDM模式發展。

 

　　洛陽市在半導體行業上游的高純材料、高純氣體方面擁有一定產業基礎，在電子多晶硅、硅晶片、電子特氣等細分領域擁有一定的產業優勢，依托中硅高科、洛單集團、昊華氣體等行業龍頭企業建設有國內唯一的硅基材料制備技術國家工程研究中心、河南省超高純硅材料工程研究中心、含氟電子氣體制備河南省工程實驗室等一批研發平臺，具備向第三代半導體產業—尤其是芯片前端領域轉型發展的基礎條件。總的來看，洛陽市發展第三代半導體產業具備一定優勢，但也面臨諸多挑戰。

 

　　（一）發展優勢。洛陽市半導體產業鏈條偏上游材料端，在細分領域有著雄厚的研發實力。綜合分析，發展第三代半導體產業主要具備三個方面的優勢：一是龍頭企業具備一定核心技術儲備。中硅高科的電子級多晶硅已在中電科、河北同光、山東天岳、天科合達等國內第三代半導體龍頭企業批量應用；麥斯克的硅基襯底少量已經被客戶用于加工氮化鎵外延片；昊華氣體的電子特氣產品可應用于碳化硅、氮化鎵的襯底和外延工序；鴻泰半導體與金諾機械在碳化硅晶體沉積與拋光片機械加工方面有一定基礎研究。二是洛陽市及周邊區域內金剛石等超硬材料發展基礎好，具備在第三代半導體材料領域應用的廣闊前景。工業金剛石（CVD）能夠被應用于制作功率半導體器件材料。河南是全球最大的金剛石生產基地，人造金剛石產量約占全球的70%，具備發展金剛石半導體材料的先發優勢。國機精工研發的第三代半導體功率器件用超高導熱金剛石材料已經通過了客戶應用測試，產業化進程正在加速。三是近年招引落地的一些龍頭項目具備第三代半導體產品的應用需求。一方面，洛陽市招引的寧德時代、銀隆新能源等項目具備潛在的市場需求，可以通過組織產銷對接的形式以商招商，吸引第三代半導體企業落地。另一方面，周邊區域內鄭州、西安等地近年來發力新能源汽車、集成電路等產業集群培育，拉動了區域內第三代半導體產品市場需求。

 

　　（二）主要挑戰。第三代半導體產業屬于資金、技術密集型產業。與沿海發達地區相比，洛陽市除了缺少人才、資金之外，還面臨一些現實問題，主要有三類：一是國家并未將我省納入半導體產業發展的重點區域。為防止地方政府盲目投資半導體產業，降低集成電路重大項目投資風險，避免低水平重復建設，近年來，國家加強了半導體產業布局全國統籌，重點選擇京津冀、長三角、珠三角、成渝等區域優先布局。由于洛陽市未被納入重點發展區域，預計將成為未來制約洛陽市半導體產業發展的重要瓶頸。二是沿海發達地區靠近應用市場，已經形成了成熟的產業集聚和完整的產業鏈條。以長三角為例，其集成電路產業規模占據了全國的一半，各個門類和環節較為齊全，涵蓋集成電路設計、制造、封裝測試及設備材料等全產業鏈，并陸續創立了長三角第三代半導體產業技術創新聯盟、長三角集成電路融合創新發展產業聯盟，區域內已經形成了協同創新、利益捆綁的發展模式。相比之下，洛陽市對第三代半導體企業的吸引力不高，必須選準切入點，放大優勢，走差異化發展道路。三是市場主體活力不足。龍頭企業以國有企業為主，中硅高科隸屬于中國五礦集團；洛單集團經過多次改制，目前歸省國資委管理；昊華氣體屬于轉制科研院所，隸屬于中國中化。與民營企業相比，國有央、省企市場敏感性、主動性相對較弱，對政府扶持、產業政策依賴性較強。金諾機械、晶聯光電、鴻泰半導體等民營企業規模較小，抵御市場波動的能力較差，市場影響力低，對未來發展第三代半導體產業的支撐不足。

 

　　四、工作建議

 

　　洛陽市半導體產業基礎相對薄弱，在國家層面影響力較小，如果希望在第三代半導體領域有所突破，必須發揮在上游材料端的優勢，強化與周邊地市的產業協同，形成優勢互補、具有競爭力的產業集群。建議抓好以下幾個方面的工作：

 

　　（一）強化與鄭州、西安的產業協同，提升區域影響力。第三代半導體產業集群極度依賴下游終端客戶，新能源汽車生產企業是最重要的客戶之一。西安和鄭州都是全國重要的新能源汽車生產基地，近年來謀劃布局了一批新能源汽車生產項目，正處在產能加速釋放的關鍵階段。今年上半年，僅西安比亞迪新能源汽車產量就達到了34.4萬輛，同比暴增543.1%，實現了對合肥的全面超越（安徽省今年上半年新能源汽車產量為21.4萬輛）。鄭州市擁有宇通、上汽、日產等6家整車制造企業，去年以來又簽約落地了比亞迪新能源產業園項目，正在加速打造全國領先的新能源汽車產業基地。預計到2025年，僅西安和鄭州兩市新能源汽車產量將突破250萬輛（西安150萬輛，鄭州100萬輛），約占全國總量的四分之一，將形成對新能源汽車用第三代半導體功率器件的龐大需求，帶動一大批配套企業落戶到周邊區域，洛陽市要提前謀劃，積極承接。此外，西安市集成電路產業集群規模居全國前列，擁有三星、美光、威世半導體等龍頭企業，但優勢主要集中在設計、服務、封測和應用。洛陽要發展第三代半導體產業，要在鎖定西安、鄭州龐大的新能源汽車應用市場的基礎上，發揮在上游材料端的優勢，與鄭州、西安兩市形成緊密的產業鏈合作關系，打造國內具有重要影響力的第三代半導體產業集群。

 

　　（二）選準關鍵環節大力開展招商引資。結合洛陽市產業基礎，建議以第三代半導體材料端襯底、外延片等為重點領域開展招商。在目標企業上，緊盯兩類企業：一是具備增資擴產意愿的全產業鏈龍頭企業，比如華潤微、楊杰科技、士蘭微、華微電子等，研究推動其與中硅高科、麥斯克、寧德時代、銀隆新能源等企業建立合作關系，加大項目落地的可能性。二是緊盯目前在第三代半導體產業具有技術儲備，但尚未實質性建廠落地的科研院所和“隱形冠軍”企業，發揮駐點招商作用，精準開展對接。在政策扶持上，第三代半導體產業對高端人才和技能人才的需求比較迫切，建議市商務局會同市工信局、市財政局、國宏集團組建工作專班，赴沿海發達地區開展專題調研，緊扣相關領域高管、人才的訴求，有針對性地制定高含金量的扶持政策。在承接區域上，要強化市級層面的統籌。比如，第三代半導體上游的關鍵——“長晶”環節能耗較高且對電力供應穩定性具有較高要求，對此類項目可考慮優先布局在伊川或新安等電力保障穩定區域。又如，一些第三代半導體產品涉及到出口貿易或者保稅加工，可以發揮洛陽市自貿區、綜保區優勢，在高新區范圍內有針對性地進行承接；一些涉及電子特氣等項目涉及化工，可以考慮在孟津區進行承接。

 

　　（三）爭取省級層面整合資源支持洛陽市發展第三代半導體產業。山東、江蘇、浙江、廣東等省份均將第三代半導體產業列入“十四五”重點發展方向，舉全省之力予以支持。建議市政府積極向省發改委、省工信廳溝通對接，重點爭取三個方面的支持：一是爭取在省級層面將洛陽作為全省發展半導體產業的核心區域，將一些重大招商引資項目向洛陽布局，鼓勵省內的新能源汽車、5G通信等領域采購省內第三代半導體產品。二是爭取將洛陽市洛單集團、中硅高科、昊華氣體等企業納入省制造業“頭雁企業”行動計劃、“三大改造”專項資金支持范圍，支持企業做大做強。三是目前國內多個省市針對集成電路產業設立了規模龐大的產業投資基金，上海、福建、重慶等地基金規模達到500億，北京、安徽、陜西、湖北等基金規模在300億。建議積極爭取省級各類產業基金、政策性金融工具支持，由政府及社會資金，設立項目專項基金，形成推動產業發展的合力。

 

　　（四）抓好科技創新平臺的建設。第三代半導體產業屬于典型的技術密集型產業，能否提供協同創新的平臺已經成為許多企業落地的關鍵考慮因素。比如，深圳、蘇州均布局建設了第三代半導體產業研究院，寧波引進了復旦大學寬禁帶半導體材料與器件研究所，這些創新平臺已經成為區域內創新策源地。洛陽市中硅高科擁有硅基材料制備技術國家工程研究中心和市先進硅基材料產業研究院，昊華氣體建設有電子化工材料產業研究院，鴻泰半導體建有河南省功率半導體材料工程技術研究中心。建議市科技局、工信局等部門加大對相關創新平臺的指導和支持力度，將其打造成為推動基礎研究、應用研究和科技成果轉化的綜合平臺，為推動產業集聚提供有力支撐。

 

　　（五）建議推動洛陽市產業鏈上下游企業形成更加緊密的合作關系。一是推動產銷對接合作。建議全面梳理中國空空導彈研究院、中船725所、中航鋰電、銀隆新能源等企業的市場需求，出臺專項扶持政策支持企業采購本地企業產品，吸引第三代半導體生產企業落戶。二是鼓勵企業和科研院所、高校組建產業聯盟，與國家層面“第三代半導體產業技術創新戰略聯盟”、“集成電路材料產業技術創新聯盟”、“中國電子化工新材料產業聯盟”等聯盟建立深度合作關系，積極組織承辦具有影響力的活動，提升洛陽市在行業內知名度，同時做好招商推介。

 

　　（六）研究推動洛陽單晶硅集團有限責任公司轉型發展。洛單集團前身為洛陽單晶硅廠，始建于1966年，先后隸屬第七機械工業部、冶金部、中國有色金屬工業總公司、中國四佳半導體材料公司，2000年8月劃歸河南省，成為省國資委管理的省管大型國有企業，主導產品為4—8英寸集成電路級硅單晶及硅拋光片。洛單集團是洛陽市半導體產業龍頭企業，抓好洛單集團轉型發展意義重大。建議全力推動洛單集團子公司麥斯克電子重啟上市。同時，在項目手續辦理上為公司開辟綠色通道，加快上市步伐。（執筆：孔昭）

 

　　來源 | 洛陽政研與改革