如果说华为是对半导体扎根最深、布局最细的企业,应该没人会有异议 。
华为的哈勃投资,堪称行业风向标 。
从2019年4月成立哈勃投资至今,这家公司的足迹几乎涉及半导体行业的每一个环节,第三代半导体,是其重点布局的领域之一 。
11月15日,华为投资的北京天科合达宣布成功研制出“8英寸碳化硅衬底”,这项号称第三代半导体行业中技术难度最高的衬底产品,此前仅有英飞凌、Wolfspeed、意法半导体等少数公司能够掌握 。
这是一个鼓舞人心的消息,在美国商务部工业安全局(BIS)宣布对出口管制进行针对性更新后,在第三代半导体领域国产替代方案的出现无疑会为中国的半导体产业注入一针强心剂 。
倘若告诉你小到智能手机,大到超级计算机所使用的芯片都属于“第一代半导体”的范畴,那么你大概率会惊讶于国内的半导体行业发展水平——“第三代半导体得厉害成什么样子?”
但如果把这则消息分享给国际第三代半导体巨头们,他们可能会一头雾水,根本不理解什么是第三代半导体 。
因为在国际上并没有这个概念,所谓的“第三代半导体”的标准名称是“宽禁带半导体” 。一位业内资深从业者告诉虎嗅,“第三代半导体”当初只是国内为了方便政府招商领导记住所创造出的名词 。
“第三代半导体与一、二代半导体之间不存在迭代关系,其应用场景也完全无法与第一代半导体相提并论 。”这位从业者表示 。
当然,这并不代表第三代半导体没有发展前景 。实际上,第三代半导体如今已经出现较之前庞大的市场需求,尤其是在新能源汽车行业爆发后 。
只不过在这个名字之下,许多人认为它能够解决中国芯片行业被“卡脖子”的问题,甚至被视为中国弯道超车的机会,因为第三代半导体并不需要使用先进制程——以此可以摆脱美国政府的单边制裁 。
但这个令资本、地方政府趋之若鹜的第三代半导体真能帮助中国芯片产业实现“弯道超车”吗?
一个被“误解”的名字
在回答这个问题之前,我们还需厘清下,国内对于半导体“迭代”究竟是如何定义的 。
首先需要明确一个概念,所谓几代半导体,是以衬底材料作为区分标准 。我们日常生活中接触到形态各异的芯片,是由晶圆切割后封装而成,而晶圆制备包括衬底、外延两大工艺环节,可以简单地理解成衬底是加工一切芯片的基础 。
传统意义上,硅基半导体被视为第一代半导体,目前人类社会中95%以上的芯片使用的材料仍然是单晶硅,由于材料价格便宜,且产业链十分成熟,短期内硅基半导体的占比不会发生太大变化 。
第二代半导体则是由砷化镓、磷化铟材料为代表,这类化合物半导体具有高频、抗辐射等特性,因此被应用在国防、航空航天、卫星通讯等领域 。
至于本文提到的第三代半导体,其标准名称应该为“宽禁带半导体”,这类材料以碳化硅、氮化镓为代表,具有更高的禁带宽度,适用于高温、高压、高功率场景 。相比于单晶硅的便宜价格,第三代半导体使用的衬底价格昂贵,甚至会占到成本的将近70% 。
禁带宽度是决定“耐受高压、通态电阻、导热性能、耐高温、耐辐射”等性能的因素 。在新能源汽车行业出现之前,第三代半导体的主要应用场景集中在5G基站、高铁、光伏逆变器等领域 。
它最大的优势在于节能,公开信息显示,高铁上应用第三代半导体器件,能够在减少动力系统体积的同时节能20%;在光伏逆变器领域,可以降低25%以上的光电转换损失;智能电网领域能够提高40%以上供电效率并降低60%的电力损失 。
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