以碳化硅为代表的第三代半导体材料，广泛运用在5G基站、新能源汽车等数字经济领域。
这十年，以中国电科为代表的企业，已完成从材料、装备、芯片、器件到应用的体系化布局，推动了我国第三代半导体产业快速发展。
核“芯”技术跑出加速度
在江苏南京中国电科五十五所的这间展厅里，有着多种规格的碳化硅器件。它们已经在新能源车载充电装置上实现了批量应用，有了它们，新能源汽车的充电速度和整车性能都会大幅提高。
中国电子科技集团首席专家柏松表示：
新能源汽车如果用传统的第一代半导体器件，充电时间需要半个小时以上，而采用了第三代半导体碳化硅器件以后，可以实现充电10分钟行驶400公里。全球碳化硅材料龙头Wolfspeed中国区销售与市场副总裁张三岭也曾举例道，以电动汽车的22kW OBC（车载充电器）应用为例，碳化硅器件有助于减少30%的功率损耗、缩短充电时间，并将功率密度提升50%。
柏松从事碳化硅器件的开发和应用研究已有近20年。他指出，这是新能源汽车车载充电装置所需的关键元器件，2020年以前，这类器件完全依赖进口，而现在，中国电科的碳化硅器件，装车量已经达到100万台。
柏松称：“尤其从2021年春节开始，国产器件有机会跟国外的知名企业同台竞技，实现了一个零的突破。”
碳化硅加速“上车”
近年来第三代半导体风起，2022年投资、整合、扩产不断。目前，碳化硅和氮化镓是第三代半导体中应用最广的两类材料，其中碳化硅商用更加成熟。
经过十多年的发展，随着全球低碳化趋势，以及新能源汽车的崛起，碳化硅乘上了新东风，尤其是在汽车领域，按下了上车的加速度。
根据TrendForce集邦咨询报告《2022第三代半导体功率应用市场报告》显示，随着越来越多车企开始在电驱系统中导入SiC（碳化硅）技术，预估2022年车用SiC功率元件市场规模将达到10.7亿美元，至2026年将攀升至39.4亿美元。
面对电动汽车等市场机遇，全球厂商们不断扩大碳化硅产能、投入研发。
今年4月，Wolfspeed全球最大的首座8英寸（200mm）SiC工厂正式开业，该工厂预计2024年达产，届时产能将达2017年的30倍。除了Wolfspeed，今年英飞凌计划斥资逾20亿欧元，在马来西亚居林工厂建造第三个厂区，新厂区将用于生产碳化硅和氮化镓功率半导体产品。同时，更多的企业在8英寸领域进行突破，比如法国企业Soitec发布了首款8英寸碳化硅晶圆、中国电科材料烁科公司研制出8英寸碳化硅晶体。
当前，国内的碳化硅项目也层出不穷，并且汽车领域竞争激烈，除了国外大厂，国内的上汽、北汽、广汽、吉利等大型汽车集团正在加大本土碳化硅产业链的投资力度。
碳化硅晶片“芯”成本下降
碳化硅器件市场增长背后，是十年来中国半导体企业从材料到装备到芯片、器件的全链条布局。在国内最大的碳化硅材料产业基地，一张张薄薄的碳化硅晶片一字排开，这些晶片厚度不足0.5毫米，直径从2英寸、4英寸到8英寸，是先进的第三代半导体材料。
晶片的尺寸和质量，直接影响着下游的碳化硅器件的成本和性能。尺寸越大，成本就越低。十年前，中国电科旗下的这家企业对2英寸碳化硅晶片还处在研制阶段，现在，已经实现了6英寸晶片的规模化生产，年产能达到15万片，处于国内前列。今年3月，这家企业还率先发布了新一代8英寸碳化硅晶片产品。
电科材料山西烁科晶体有限公司常务副总经理魏省汝表示：“2009年，我们已经研制出了2英寸的碳化硅衬底（晶片），当我们把衬底（晶片）的尺寸从2英寸扩展到4英寸，单个芯片的成本可以降到原来的1/4。现在再做到8英寸，相当于在4英寸基础上又可以再降低70%到80%的成本。研制大尺寸、高性能的晶片，碳化硅晶体生长装备是关键。十年前，中国电科研发的碳化硅长晶装备，仅能生产2英寸或4英寸的小尺寸晶体，工艺水平和生产效率都不高。目前，这些晶体生长以及产业链配套相关装备，已经完成了多轮迭代升级。”
产业规模有望达数千亿
以碳化硅为代表的第三代半导体被称为“绿色”半导体，十年来，中国电科的第三代半导体器件实现了从研发到商用的转型，两亿只产品有力支撑了新基建和“双碳”战略需求。
数据显示，它的器件节能性是硅器件的4倍，可以使新能源汽车能耗降低50%，特高压电网损耗降低60%，轨道交通功率器件系统损耗降低20％以上。国家第三代半导体技术创新中心主任张鲁川表示：“第三代半导体是战略新兴产业，从装备、材料、芯片、器件到应用，这一全产业链的整体视角来看，未来产业规模将高达数千亿元人民币。”
工信部：电子信息制造业十年营收翻一番
9月20日，工业和信息化部召开“大力发展新一代信息技术产业”新闻发布会。
工信部数据显示，从2012年到2021年，我国电子信息制造业增加值年均增速达11.6%，营业收入从7万亿元增长至14.1万亿元，在工业中的营业收入占比已连续九年保持第一，2021年利润总额达8283亿元。
工业和信息化部电子信息司副司长徐文立表示，工信部接下来将着眼于抢占未来产业发展先机，加快培育先导性和支柱性产业，推动新一代视听技术、虚拟现实产业发展，带动内容、计算、存储、显示等产业链整体升级。
清华大学教授、中国半导体行业协会副理事长魏少军此前接受21世纪经济报道采访时指出，中国集成电路产品从2004年全球占比不到5%，到2021年的12.5%，进步也非常明显。尽管主要还是在中低端，但已经建立了比较完整的产品体系，特别是2019年以后国产高端芯片的比例在大幅提升。
来 源 | 21世纪经济报道（倪雨晴、缴翼飞）、央视财经
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本期编辑 刘雪莹
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