第三代半导体支撑新能源汽车，南沙冲刺千亿级智能网联汽车城
“打造一个新能源千亿级智能网联汽车城”，这是2019年第三代半导体支撑新能源汽车创新发展高峰论坛首度落地广州市南沙区时，该区提出的宏大愿景。彼时，南沙正规划建设10平方公里的万顷沙智能网联汽车产业园，加速建设总投资超1000亿元的一批重点项目，推动形成第三代半导体与新能源汽车协同创新的产业生态。
3月17日，第四届第三代半导体支撑新能源汽车创新发展高峰论坛再度光临南沙。南沙开发区党工委副书记谢伟表示，聚焦汽车电子等应用领域，“南沙初步形成了覆盖宽禁带半导体设计、制造、封测、材料全产业链的完整生态，是国内仅有的以车规级第三代半导体产业链为核心的半导体和集成电路产业聚集区，这成为南沙打造千亿级智能网联汽车产业链和智慧交通产业集群的重要支撑。”
自2019年那场高峰论坛后，时隔近4年再到南沙，第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲在接受南都记者采访时表示“很震撼”，“现在（南沙）碳化硅材料的整个创新链和产业链几乎拉通了，又有新能源汽车这样强有力的产业支撑。”在她看来，广东要打造我国集成电路半导体产业“第三极”大有可为，而南沙也将成为其中的重要抓手。
第四届第三代半导体支撑新能源汽车创新发展高峰论坛现场。
碳化硅成半导体与新能源汽车赛道“黄金交汇点”
现代材料科技不断创新，让半导体材料已由第一代的硅、锗等元素半导体材料，发展为以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料。
纵观国际市场大力投入半导体产业发展，中国工程院院士、西安交通大学教授郑南宁指出，“国际第三代半导体材料、器件实现了从研发到规模性量产的成功跨越，已进入产业化快速发展阶段，在新能源汽车、高速列车、5G通信、光伏并网、消费类电子等多个重点应用领域实现了突破，未来5年将是第三代半导体产业发展的关键期。”
新能源汽车无疑是第三代半导体在全球的重要应用场景。科技部原副部长、全国政协十三届教科卫体委员会副主任、联盟指导委员会主任曹健林介绍道，“第三代半导体材料和器件在新能源汽车充电、电机驱动、电池管理、无人驾驶等方面有非常广阔的应用需求，它大幅提升新能源汽车电池能源转换效率，提高续航里程，对新能源汽车的核心技术突破及产业升级具有重要意义。”
曹健林进一步指出，近两年，我国新能源汽车市场进入爆发期，车用半导体价值高速增长，让新能源汽车发展取得三大突破，“一是电池、电机、电控等关键技术突破，动力电池技术全球领先；二是产品突破，纯电动乘用车续航里程大幅提升；三是市场突破，新能源汽车连续6年产销量全球第一。”
“碳化硅作为第三代半导体材料，是半导体与新能源汽车赛道的黄金交汇点。”曹健林表示，越来越多的车企开始在电驱系统中导入碳化硅技术，2022年，我国第三代半导体功率电子在电动汽车及充电桩市场规模迅猛增长，年均增速接近37.5%，是未来几年第三代半导体功率电子市场增长的主要驱动力。
随着碳化硅材料成为新能源汽车市场的“宠儿”，中国工程院院士、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇也注意到，碳化硅正越来越多地被用于汽车牵引主逆变器、车载充电机OBC、高低压DC-DC转换器等器件。
广东芯聚能半导体有限公司（以下简称“芯聚能”）恰能佐证这一说法，该公司总裁周晓阳指出，2022年，芯聚能碳化硅模块系列产品在主驱逆变器上实现突破，搭载量产乘用车已超过一万台，目前已累计交付模块超过两万块，是国内整车定点、量产出货数量最多的碳化硅模块产品。
加强创新赋能国产材料和芯片产业化
尽管第三代半导体的需求规模保持高速增长，但也面临诸多挑战。论坛上，曹健林指出几大原因：一是新能源汽车等高端领域的核心部件国产化比率低，供给保障不足，产业“卡脖子”问题亟待解决。二是国际上已进入产业化快速发展阶段，但我国核心材料芯片产业化能力亟待突破。三是部分核心制程的材料和设备被技术封锁危险加剧，已出现进口受阻、交付周期拉长、设备涨价等现象。
谈及材料产业化，干勇进一步提到，制造碳化硅功率芯片的核心材料是大尺寸碳化硅单晶衬底和外延材料。目前，国际上均大批量采用6英寸碳化硅单晶衬底材料技术，多家企业已推出8英寸产品，并以降低成本进一步打开应用市场。而国内虽然攻克了6英寸碳化硅单晶衬底技术，但尚未实现大批量产业化。
“面向车用电机控制的车规级碳化硅和氮化镓功率半导体材料，我国尚不具备自主生产能力，几乎全部依赖进口，存在高端材料禁运、采购成本高、供货周期不稳定等突出问题。”干勇分析称，“大尺寸、高质量的半导体晶圆材料的产业化进展缓慢，对下游的芯片行业的国内自主可控造成较大威胁。”
对此，曹健林表示，当前到了第三代半导体产业化技术突破、企业竞争力提升的关键期，我国急需形成有国际竞争力产品的批量化供应能力，在国际巨头还未形成专利、标准和规模的完全垄断前占据主动，在新的产业格局中进入世界先进行列。
干勇认为，这个产业发展“关键期”就是未两三年，他称，这需要长期持续迭代应用才能提高性能，规模化才能降低成本。“要抓住我国新能源汽车发展的机遇，发挥大市场优势，以应用促发展，加快产品迭代研发，完善材料测试评价方法和标准体系，推进国产材料和芯片产业化，培育细分领域国际龙头品牌企业，提升我国产业创新能力和国际竞争力。”
“创新对半导体行业尤为重要”，郑南宁深有同感，他指出，要加强技术研究和原始创新，实现关键核心技术突破，以创新驱动产业高质量发展。同时，坚持加强全球产业链供应链的协作，仍是半导体产业发展的重要路径。“我们要与国际一流水平并驾齐驱，就需要相关科研机构、企业持之以恒地探索和努力。”
广东应建起支撑企业发展的创新生态
“广东是我国信息产业第一大省，在消费电子、通信、人工智能、汽车电子等领域拥有国内最大的半导体及集成电路应用市场。”曹健林指出。这也是现场专家们的共识。
当前，广东以大项目、大平台、大基金为抓手，大力培育发展半导体及集成电路战略性新兴产业集群，加快推动大湾区半导体产业实现高质量发展。《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》明确，到2025年，广东半导体及集成电路产业营业收入突破4000亿元，集成电路设计水平进入国际先进行列，建成较大规模特色工艺制程生产线，产业链供应链自主可控水平进一步增强，打造我国集成电路产业发展第三极。
广东省工业和信息化厅总工程师董业民在论坛上介绍，广东坚持制造业当家，精准科学实施“广东强芯”工程，正全力构建集成电路产业发展“四梁八柱”，将发展第三代半导体作为重点方向，“目前，深圳获批建设国家第三代半导体技术创新中心，广州、深圳、珠海、东莞等地在衬底、外延、制造、模块、应用等领域布局建设多个重大产线项目，产业规模不断壮大。”
同时，广东发挥广汽、比亚迪、东风日产等整车企业应用牵引优势，抢抓新能源汽车产业发展机遇，大力实施汽车芯片应用牵引工程，构建自主可控汽车芯片标准体系，建设汽车芯片应用验证公共服务平台，开展自主可控汽车芯片研发与应用推广示范，探索建立自主可控汽车芯片保险机制，大力促进广东乃至全国车规级芯片产业发展和上车应用。
“2022年全国新能源汽车产量超过700万辆，同比增长96.9%，广东汽车产业首次实现了超万亿元营业收入，对第三代半导体市场需求呈现井喷式增长。”董业民表示。
第三代半导体产业技术创新战略联盟副理事长、秘书长杨富华在主题报告列出了2022年国内碳化硅领域投融资情况，他指出，国内碳化硅领域投资55起，其中新拟建项目33起，披露金额达727.7亿元。“碳化硅项目投资分布广泛，其中广东、安徽、江苏、浙江的项目较多。”现场有专家指出，国内新能源汽车市场2027年预计等效六英寸碳化硅晶圆需求量将达到275万片，碳化硅器件市场将增长至60亿美元以上。
吴玲表示，广东的半导体照明产业占据国内市场半壁江山，在全链条自主可控方面贡献卓越。“广东应该抓住现在的重要历史机遇，面向功率半导体的巨大需求市场，不仅能够建立支撑企业发展的创新平台、创新体系，还要建立起良好的创新生态。”她称，如此一来，广东要打造成为我国集成电路半导体产业“第三极”大有可为，且未来可期，而南沙将成为推动实现目标的重要抓手。
完善南沙全产业链，推动量产高性价比产品
近年来，南沙大力构建“以新能源汽车应用为牵引，半导体照明为龙头，电力电子为主导”的第三代半导体产业创新发展高地，形成从上游芯片设计、中游芯片制造、下游模组封装的全产业链联动发展产业体系，力争将南沙打造成国内重要的第三代半导体应用创新示范区和产业集聚区。
谢伟介绍，聚焦汽车电子等应用领域，南沙着力引进培育了芯粤能、芯聚能、晶科电子、联晶智能、南砂晶圆等一批龙头企业，初步形成了覆盖宽禁带半导体设计、制造、封测、材料全产业链完整生态，成为国内仅有的以车规级第三代半导体产业链为核心的半导体和集成电路产业聚集区，是南沙打造千亿级智能网联汽车产业链和智慧交通产业集群的重要支撑。
广州港南沙汽车码头。
据了解，就在2022年，南沙汽车产业产值迈上两千亿级新台阶。“希望能通过此次论坛，助力南沙构建宽禁带半导体产业链协作生态圈。”谢伟说。
“南沙定位为发展超越摩尔定律的化合物半导体，在第三代半导体产业打下了良好的基础。这几年不仅取得了技术突破，还有一定的出货量。”吴玲告诉南都记者，要量产性价比高的半导体产品，南沙还需要一个发展过程。
广东芯粤能半导体有限公司（以下简称“芯粤能”）是一家专注于车规级碳化硅芯片制造企业，其碳化硅芯片制造项目是广东省“强芯工程”重点建设项目，项目总投资额为75亿元，建成年产24万片6英寸和24万片8英寸碳化硅晶圆芯片的生产能力。
“一年多的建厂时间已结束，我们现在是（处于）转为量产的过程。”1月30日，在南沙新区高质量发展大会后，芯粤能总裁徐伟接受南都记者采访时表示，芯粤能顺利通过国家重大项目审核，15个月即完成建设，创下国内芯片厂建设的“南沙速度”，目前已进入通线投产前的攻坚阶段。他提到，转入量产的过程同样面临诸多考验，“生产车规级产品，还要面临高质量、高标准、高可靠等考核。我们今年要做好冲刺，以更好的技术准备迎接生产上量。由于车规级产品验证需要较长时间，可能在今年下半年，我们才能更好地进入量产环节。”
“大湾区本身是半导体集成电路应用的一个最佳集聚区，为宽禁带半导体发展提供了非常好的环境。”周晓阳表示，自己曾在上海从事半导体产业三十多年，选择于2018年11月在南沙注册成立芯聚能，最看重的还是南沙的区位优势和未来的发展前景，依托粤港澳大湾区深化国际合作。“目前，南沙在第三代半导体全产业链已经有了良好布局，希望接下来能不断完善配套产业，包括引进更多的设计公司、材料公司，在这里形成更完整的产业链。”
周晓阳透露，今年芯聚能将推出更高水平的车规级产品和工业级碳化硅系列产品，未来还将在储能、光伏、逆变器、工业电源等方面争取突破，面向市场推出更多新产品。
南都广州新闻部出品
采写：南都记者 莫郅骅
图片：南沙区科技局供图