四家“半导体芯片”潜力龙头企业，行业发展前景可期

近期我国有关部门印发通知，同意在长三角、京津冀、粤港澳大湾区、内蒙古、宁夏、甘肃、成渝、贵州等八省区启动建设我国国家算力枢纽节点的规划，并且实施规划十个国家数据中心集群。其中“东数西算”工程相继全面启动，将拉动半导体芯片产业链从短、中、长三个阶段的发展。

第一，数据中心相关芯片短期最先得到受益。 在“东数西算”的刺激下，最先得到受益的产业为数据中心相关芯片产业。数据中心可分为三大主要元素，分别为存储、算力以及网络。其一，存储芯片是数据的主要载体，在当前数据量快速增长的大环境下，存储芯片的性能需求与数量大幅攀升；其二，服务器芯片方面，由于下游应用行业对当前数据处理的需求爆发式增长，并直接刺激GPU、CPU、XPU、FPGA等相关算力芯片的快速发展；其三，内存接口芯片是CPU存取内存数据的核心部位，其作用是提高内存数据访问的稳定与速度，以匹配CPU性能与运行速度。

第二，中期刺激到数据传输相关芯片市场的发展。 东部地区的大量数据需要稳定地传输至西部地区进行存储与技术，往往要面临长距离通信传输的数据延迟问题，从而“东数西算”需要更深入的巩固网络通信基础建设，为此与数据传输相关的通信芯片将迎来更大的发展。

第三， 与数据产生相关的芯片长期来看将保持高景气度。 “东数西算”减缓了东部地区土地、能源方面紧张的情况，促使算力成本得到大幅降低，从而推动下游应用领域数据流量的大量产生。无人驾驶、元宇宙/AR/VR等领域应用的相继落地，与数据产生相关的芯片需求将保持快速。

公司致力于半导体专用设备的研究开发、生产及销售，其产品主要包括单片式湿法设备与光刻工序涂胶显影设备，其单片式湿法设备主要包括去胶机、清洗机与湿法刻蚀机等；光刻工序涂胶显影设备主要包括显影机/涂胶、喷胶机等。主要应用于8/12英寸、6英寸及以下单晶圆处理。

公司主要从事非易失性存储器芯片的设计及销售，其产品主要包括EEPROM与NOR Flash两大非易失性存储器芯片种类，主要应用于计算机、手机、家电、网络通信、 汽车 电子、工业控制、物联网以及可穿戴设备等领域。

公司是我国射频前端芯片龙头，是我国智能手机射频开关以及射频低噪声放大器的重点品牌。致力于射频前端芯片的研发及销售，主要是向市场提供射频前端芯片产品与IP授权，其产品主要应用领域为移动智能终端。

公司是我国MEMS封装与CMOS图像传感器龙头企业，致力于集成电路的封装测试领域业务，其业务主要是为环境光感应芯片、影像传感芯片、生物身份识别芯片、微机电系统、发光电子器件等提供晶圆级芯片尺寸封装以及测试服务。

电子发烧友网报道（文/程文智）在目前的中美贸易摩擦下，电子产业首当其冲，特别是芯片产业，据业内人士透露，现在跟美国的公司交易，周期一般都特别长，而且基本都需要提前付款和面临各种各样的审查。如果是跟华为有交易的话，还要求来自美国的技术不能超过25%。这迫使国内很多企业不得不考虑国内的供应链企业提供的产品。

在半导体行业方面，根据2018年的统计数据，美国在全球半导体市场占有的份额为48%、韩国为24%、中国除去外资企业的市场份额的话，仅占3%左右的市场份额，当然这两年这个比例可能有所提升。

即便美国已经占了如此多的市场份额，美国国防部在今年上半年，还调整了其12个重点发展的关键技术顺序，将微电子技术和5G军事技术调整到了前两位。在2019年的时候超高速、飞行器、生物技术排在前几位。

西安电子 科技 大学微电子学院副院长、宽禁带半导体国家工程研究中心马晓华在最近的一个论坛上分析称，半导体芯片的博弈是如此的激烈，主要原因是 一个技术密集型的企业，不管从材料、制造以及装备，甚至包括它的管理和运营都是非常专业的一个体系，基本上涵盖了所有技术，走在最先进的前沿。

根据整个集成电路发展规律，半导体进行已经进入了5纳米的技术节点，从常规的二维的器件向三维器件发展。技术节点的发展，带来了一个很大的挑战，就是整个加工的能力逐渐集中到极少数的企业。

对于美国来说，这几年他最大的一个优势是大量的研发投入，去年整个半导体收入有2260多亿美元，有17%的研发投入。正是因为美国的高投入，使得它能在半导体领域长期处于领导地位。不过这几年来，中国也开始加大了半导体基础方面的投入，这也是我们目前发展迅速的一个主要原因。

集成电路芯片技术发展趋势，除了常规的硅基，沿着制程不断缩小，实际上还有几个方面的发展趋势，从材料、器件和功能方面的高度融合，包括提供MEMS技术以及新型材料石墨烯的技术、光电以及通信一体化的芯片技术，甚至包括生物、传感、有源无源、功率射频如何融入一体的发展。所以未来的发展除了沿着摩尔定律制程的缩小以外，还有就是多功能的发展，以及个性化从新材料重新发展的体系。

在材料方面，除了硅基，第三代宽禁带半导体是这几年的热门技术，我国除了在硅基方面进行追赶外，在第三代半导体方面也做了很多投入，有了不少的创新研究。

其实，宽禁带半导体，经过LED照明和Micro LED的技术发展，它的市场已经比较成熟了，现在宽禁带半导体产业的产能已经有了很大的提升，成本也在逐渐下降。因此，宽禁带半导体在的电子器件，包括射频功率器件、 汽车 雷达、卫星通信，以及5G基站和雷达预警等应用领域开始得到应用。在电力电子方面，尤其是电动 汽车 应用领域，充电桩和手机充电器将是很大的一块市场。新能源 汽车 方面，特斯拉已经将碳化硅器件应用在了Model 3上，后续可能会有更多的 汽车 厂商跟进。

在未来的发展，包括未来6G通信，未来定义的业务它的频段更高，通信的速率更高，这一块未来主体的材料，硅基器件的性能已经不能满足要求，这对氮化镓器件的发展提供了更大的动力。

据马晓华介绍，西安电子 科技 大学在2000年初就开始了基于第三代半导体方面的研究。目前他们主要基于两个平台：一是宽禁带半导体器件与集成电路国家工程研究中心；二是两个国家级的重点实验室。

“我们在早期围绕着第三代半导体材料生长设备以及它解决材料生长过程中的一些关键技术问题，包括我们器件的设计、最终的应用和它的可靠性分析，整个实验室是一个非常完整的第三代半导体，材料和芯片研究的体系。目前我们实际上具备了整个小批量，可以实现大功率，或者毫米波芯片的设计和制造能力。”马晓华表示。

目前，他们主要的研发包括 面向高质量外延片的生产，包括基于碳化硅，大储存的硅寸，以及我们先进的氮化镓器件制造工艺，基于5G基站用的大功率芯片，以及高频和超高频的芯片，包括电源转换的电力电子芯片。 他还透露，“基于应用端我们也有一些功率研究以及MMIC电路的封装体系，我们也是希望和终端用户实现未来在芯片实际应用的全路径的体系。”

从2000年开始，马晓华他们的团队分别从设备、材料、芯片以及电路方面进行攻关，并取得了一定的成绩，2009年他们的设备获奖，2015年设计的器件获奖，2018、2019年在应用放，他们也获得了国家的 科技 发明，或者是 科技 进步奖。

第三代半导体方面的成果

一是氮化 镓 半导体设备。 在最开始，马晓华他们团队需要解决的是第三代半导体材料生产的设备问题，包括高温MOCVD，因为在早期，氮化镓的设备对我国的限制还比较大，但是目前问题已经基本得到了解决。国内这几年，整个MOCVD设备已经占了国内市场的50%以上。其2007年研发出的620型第三代MOCVD设备还获得了2009年国家发明二等奖。

二是氮化镓毫米波功率器件。 因为氮化镓一个很大的优势，它可以在高频条件下，实现大的功率输出。其团队研发的氮化镓毫米波功率器件实现了高频、高效率氮化镓微波功率器件的核心技术开发，其毫米波段器件和芯片技术指标达到了国际领先水平。马晓华透露说，目前他们的器件在6GHz频段能够满足5G毫米波的需求。

三是面向5G的C波段高效率氮化镓器件。 该类器件主要是面向基站使用的。目前基于4英寸或者6英寸大功率的氮化镓基站芯片，主要的应用场景是C波段，它可以实现更高的输出效率和更高的输出功率，“目前我们对100瓦基站用的芯片，效率可以到72%，这个效率相对于硅基MOCVD来讲，整个技术进展还是蛮快的。”马晓华指出。

他还进一步指出，对于脉冲方面，如果通过一些斜波的技术处理，他们也可以实现85%的效率，基本上快接近微波的极限效率。

四是低压氮化镓HEMT射频器件。 未来氮化镓器件除了在基站中使用外，能够在终端上也使用氮化镓技术呢？这就涉及到了低压氮化镓射频器件的发展了。也就是说要从新的材料体系方面去更新，实现氮化镓射频器件在终端上的应用，即在10V以下的工作电压下，是不是还能实现更高效率跟带宽的情况，“这块我们也做了前瞻的研究，在6V的工作条件下，它的效率可以达到65%以上，整个体系基本上已经接近砷化镓在目前手机中的应用效率。”马晓华透露。

五是氮化镓高线性毫米波器件。 这类器件主要解决的是快速的压缩问题。我们现在的通信对于线性主要是通过电路和系统去提升，它牺牲的是效率，马晓华指出，“我们能否从器件的结构，工作原理中提升它的线性，这个也是未来氮化镓在5G通信中非常有用的场景。”

六是氮化 镓 微波功率芯片。 他们团队在整个S波段以下，未来通信的频段都有一系列的研究成果。包括未来面向毫米波，在19-23GHz，或者23-25GHz等频段，即未来5G的毫米波通信芯片方面也做了相关的研究，他透露说，目前他们研发的芯片产品主要是基于氮化镓低噪运放、驱动功放以及功率放大器等。

七是异质结构新材料与多功能集成器件。 未来的器件，除了基于氮化镓的器件，还有很多基于异质结构，或者多功能的芯片，它的模型基于硅基的氮化镓，以及硅基CMOS器件异质集成，因为如果采用硅基的话能够大大降低氮化镓和砷化镓铟等芯片成本，实现与CMOS集成、多功能集成，大大降低功耗。“这块我们也做了一些研究，通过对不同材料的转移和建核的方法，目前也实现了对硅基材料和氮化镓材料两种器件的优势互补，在未来电力电子这块，可能它的应用场景比较高。”马晓华指出。

八是大尺寸硅基氮化镓射频技术。 如果要大量的展开应用，尤其我们的消费电子类产品，对成本的要求很高。因此，低成本、大尺寸、基于硅基的氮化镓射频技术，也是一个需要发展的产业。这些技术的发展，一定会促进氮化镓在整个产业链中的应用，同时也降低了它的应用成本。

九是氮化 镓 可靠性机理研究。 马晓华也坦承，虽然第三代半导体的研究取得了一定的成果，但目前还有很多问题需要解决，比如氮化镓的可靠性和一些机理性问题，还需要企业应用过程中逐步反映到研发机构，他们相互去解决。“目前很多基于氮化镓机理性的问题，包括它的可靠性方面，我们还有一些机理上不是那么清晰和明确，这一块可能还需要一段时间，从应用的层面和研究的层面去协同解决”。

结语

对于第三代半导体器件和集成电路未来产业的发展，目前在通信、 汽车 和智能化未来的应用方面有非常大的潜力。国内目前从事这方面研究的企业和研究机构也很多，我们需要考虑的是如何从全产业链方面布局，实现产业化的聚集，从设备、材料，芯片设计制造和封测应用、服务以及人才方面的布局。

第三代半导体是一个很好的产业，也有着很好的机遇，目前正好面临着通信的高度发展，可以说现在是发展第三代半导体最好的时代。

被世人熟悉的半导体目前在电子照明，移动通信，航空航天等领域都有着非常广泛巨大的应用。

科学家把自然界中的物质，划分为三个部分。一部分是导电性能比较好的导体，另一部分是不能导电的绝缘体。介于导体和绝缘体之间的，就是半导体。半导体会随着温度和光线的变化而呈现出不同的功能，目前已经被广泛应用在各行各业当中。

比如目前很多汽车上的防撞雷达就是通过半导体的毫米波段来进行工作。现在社会发展，汽车的需求量越来越大，几乎是家家户户都必备的出行工具，人们为了自身安全考虑，基本都会配备防撞雷达，因此这是一个十分巨大的半导体市场。

还有手机和笔记本电脑方面的飞速发展，都需要用半导体来储存数据，进行无线连接。现在的人都离不开手机，随处可见低头族，刷微博、看抖音、日常追剧，这些都离不开半导体发挥的巨大作用，这部分市场应用也很可观。

半导体的应用中，最广泛的就是二极管，也就是人们常说的LED。它的优点是体积小，耗电少，寿命长，而且非常环保。生活中的方方面面都离不开它，手机背光，家里的台灯，路上的路灯，商家的招牌，城市的灯光秀，追星女孩的灯牌......可以说二极管在生活中无处不在。

目前正在引起新一代的能源技术发展，新型半导体的成本会更加低廉，性能会更加卓越。让人期待的是即将到来的5g时代，数据传输会越来越快捷，资讯的发展速度也会随着增加。这些更是需要大量的半导体作为数据处理的支撑，可以预见的是，半导体市场非常有潜力。

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