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我國應把握5G 機遇,加速提升化合物半導體產(chǎn)業(yè)競爭力

kus1_iawbs2016 ? 2018-01-13 11:56 ? 次閱讀

化合物半導體5G 通信不可替代的核心技術。美歐日等發(fā)達國家通過產(chǎn)業(yè)和技術扶持計劃,培育了眾多龍頭企業(yè),已占領化合物半導體技術和市場高地。同時美國以危害國家安全為由,對我國實行技術封鎖,頻頻阻撓我國資本***國外化合物***。5G 最快將在 2020 年實現(xiàn)商用,我國作為全球最大的移動通信市場,化合物半導體的供給能力依然不足,應把握5G 機遇,加速提升化合物半導體產(chǎn)業(yè)競爭力。

5G通信的核心技術

5G 智能手機將大量使用砷化鎵(GaAs)射頻器件。GaAs 射頻功率放大器具有比硅(Si)器件更高的工作頻率。隨著移動通信頻率不斷提高,Si 器件已不能滿足性能要求,4G 智能手機中的功率放大器已全部采用 GaAs 技術。未來 5G 通信將包括 6 GHz 以上頻段,性能優(yōu)越的GaAs 器件將不可替代。5G 通信支持的頻段將大幅增加至 50 個以上,遠大于 4G 通信的頻段數(shù)(不超過 20 個),而每多支持1 個頻段就需要增加 1 個放大器(或大幅提高器件復雜程度),使得單部手機中 GaAs器件成本大幅增加。賽迪智庫預計 2020 年GaAs 器件市場將達到 130 億美元。

5G 通信基站亟需更高性能的氮化鎵(GaN)射頻器件。GaN 射頻功率放大器兼具 Si 器件的大功率和 GaAs 器件的高頻率特點。為了應對 2.4 GHz 以上頻段 Si 器件工作效率快速下降的問題,4G 通信基站開始使用 GaN 基功率放大器。目前約 10%的基站采用 GaN 技術,占 GaN 射頻器件市場的 50% 以上。未來 5G 通信頻率最高可達 85 GHz,正是 GaN 發(fā)揮優(yōu)勢的頻段, GaN 將成為 5G 核心技術。全球每年新建約 150 萬座基站,未來 5G 網(wǎng)絡還將補充覆蓋區(qū)域更小的微基站,對 GaN 器件的需求量將大幅增加。賽迪智庫預計 2020 年GaN 射頻器件市場將超過 6 億美元。

發(fā)達國家已完成化合物半導體的戰(zhàn)略布局。美國和歐洲在 21 世紀初已開始布局化合物半導體,發(fā)布技術和產(chǎn)業(yè)扶持計劃,并培育了一批龍頭企業(yè),已占領技術和市場的高地,為 5G 通信發(fā)展奠定了基礎。美國國防部先進研究項目局(DARPA)從 2002 年起先后發(fā)布寬禁帶化合物半導體技術創(chuàng)新計劃(WBGSTI 計劃)和下一代 GaN 電子器件計劃(NEXT 計劃),幫助美國本土的 Qorvo、Cree 等化合物***迅速成長為行業(yè)龍頭。歐洲防務局(EDA)于 2010 年發(fā)布旨在保障歐洲區(qū)域內(nèi)化合物半導體供應鏈安全的 MANGA 計劃,已完成預期目標。

機遇與挑戰(zhàn)

中國開始擁有全球 5G 通信發(fā)展的話語權,為化合物半導體提供了廣闊市場。***、中興是全球第二大和第四大通信基站供應商,***、OPPO、vivo 是全球前五大智能手機企業(yè)。中國已建成全球最大的 4G 網(wǎng)絡,基站數(shù)量超過 200 萬。自主品牌智能手機每年出貨量近 5 億部。2013年,中國成立 IMT-2020(5G)推進組,力爭成為 5G 標準制定領導者。中國推動的極化碼方案被國際通信標準組織 3GPP采納為 5G 控制信道編碼方案之一。

國內(nèi)具備一定的化合物半導體技術儲備和產(chǎn)業(yè)基礎。一是中科院、中電科下屬研究所依托軍工等市場積累了技術和人才,通過技術轉化成立了中科晶電、海威華芯等企業(yè),并且在基站用 GaN 射頻器件領域具有技術領先性。二是 LED 芯片的發(fā)展為化合物半導體制造提供了產(chǎn)業(yè)基礎。LED是基于化合物半導體的光電器件,在襯底、外延和器件環(huán)節(jié)具有技術互通性。中國 LED 芯片產(chǎn)業(yè)在全球占據(jù)重要地位,產(chǎn)業(yè)配套較成熟,可支撐化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金已入股LED 芯片龍頭企業(yè)三安光電公司,投資新建化合物半導體生產(chǎn)線。

中國化合物半導體制造生產(chǎn)線缺乏,供給能力依然不足。國內(nèi)現(xiàn)有中電科 13 所、 55 所的軍品生產(chǎn)線,中科院半導體所等研究機構的科研線,以及三安集成、海威華芯、能訊半導體等民品生產(chǎn)線。軍品和科研線的設計產(chǎn)能很小,難以滿足 5G 市場需求。民品生產(chǎn)線尚處于技術攻關階段,未能實現(xiàn)量產(chǎn),現(xiàn)階段供給能力幾乎為零。國內(nèi)民品生產(chǎn)線規(guī)劃 2020 年產(chǎn)能達到 40 萬片,而國際龍頭企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能已超過 100 萬片,在4G 手機和基站市場的占有率均超過 95%。

國際對我國實行核心技術封鎖,5G 產(chǎn)業(yè)鏈面臨制裁風險。一是化合物半導體的軍事用途使得美國阻撓中國產(chǎn)業(yè)崛起?;衔锇雽w是有源***等軍事裝備的核心組件,受到《瓦森納安排》的出口管制。美國政府頻頻阻礙中國資本***國外化合物***。2015 年以來,金沙江公司***美國 Lumileds、三安光電***美國GCS、福建宏芯基金***德國 Aixtron 均被美國以危害國家安全為由予以否決。二是國內(nèi) 5G 通信整機企業(yè)面臨制裁風險。國內(nèi)化合物半導體供給能力不足使得整機企業(yè)大量進口國外器件,供應鏈安全存在很大隱患。2016 年美國商務部以違反出口管制法規(guī)為由制裁中興通訊公司,化合物半導體功率放大器和光通信芯片等均在限制目錄中。后來,中興通訊繳納近 12 億美元的罰款方才與美國政府達成和解。

對策和建議

以 5G 基站市場為產(chǎn)業(yè)發(fā)展切入點。利用國內(nèi)移動通信市場優(yōu)勢,以 5G 基站應用為切入點,打破化合物半導體供應商和整機企業(yè)之間的合作慣性。設立重大專項,加大研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化支持力度。將化合物半導體納入強基工程、開展示范應用。鼓勵***、中興兩大基站企業(yè)培育國內(nèi)供應商,大規(guī)模驗證國產(chǎn)化合物半導體器件,提升國內(nèi)化合物***競爭實力。

合理布局建設化合物半導體制造生產(chǎn)線。發(fā)揮化合物半導體制造生產(chǎn)線對產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)的帶動作用。以國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金為資本紐帶,結合區(qū)位優(yōu)勢和已有產(chǎn)業(yè)基礎,在中國北方、長三角、四川、福廈泉四大區(qū)域布局建設化合物半導體生產(chǎn)線,避免重復和盲目建設。

成立貫穿產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和國家級化合物半導體創(chuàng)新中心。成立吸納“材料 -設備 - 制造 - 封裝 - 整機 - 應用”各環(huán)節(jié)企業(yè)和研究機構的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,加強整機應用企業(yè)與器件企業(yè)的溝通和聯(lián)系,并針對國外技術封鎖定期研討應對策略。成立以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研用結合的國家級化合物半導體創(chuàng)新中心。研判技術路線,突破共性關鍵技術,加速成果產(chǎn)業(yè)化,優(yōu)化創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境。

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原文標題:我國化合物半導體產(chǎn)業(yè)迎來5G機遇

文章出處:【微信號:iawbs2016,微信公眾號:寬禁帶半導體技術創(chuàng)新聯(lián)盟】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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