中国科学院半导体研究所研究员张韵：在化合物半导体方向上寻求突围

【猎云网北京】12月5日报道（文/王非、尹子璇）

12月4日，在逆势生长-NFS2020年度CEO峰会暨猎云网创投颁奖盛典的“半导体崛起之路”专场上，中国科学院半导体研究所研究员张韵发表了《复杂环境下，中国半导体产业的突围》的主题演讲。

张韵认为，在新的赛道上进行超越和逼近的同时，也要加强基础研究。“在很多情况下，我们还是简单的照搬、拷贝，知其然而不知其所以然。如果没有很好的基础研究，永远不可能实现很好地突围。”

对于换道超车、弯道超车的说法，张韵表示，“我个人比较赞同’建道超车’。如果想要突围，不管是换道还是变道，这个道还是他国画的道，只能跟着别人的步伐去无限趋近。如果想要突围，就一定要找一个差距不是那么大的领域，这个道还没有画成，或者自己新创建一个道来进行，这叫建道超车。”

现在半导体行业火热，半导体芯片已经是中国最大的进出口商品，必须像解决钢铁石油问题一样，解决“中国芯”，支撑中国未来50年的发展。

张韵认为，半导体无疑是具有重要战略地位的，所以重视它肯定是没有问题，我们需要在充分了解其重要性之后，慢慢去探索。

谈及为什么会被美国这些同盟围困？张韵表示，半导体产业链可分为材料、装备制造、高端工艺、设计、封装测试和系统等环节，我国半导体在设计、封测及系统等方面技术自主度较高。而在半导体材料及高端工艺制程等环节存在差距，也确实是硬骨头，造成了这些环节被美国及其同盟围困。在面对复杂的外部环境问题上，也是因为我们在这方面有短板，才会造成现在这个困局。

如何实现一定程度的突围？张韵围绕化合物半导体展开了分享。硅是第一代半导体，也就是元素半导体。然后是第二、三代半导体，化合物半导体是两个或两个以上元素组合在一起形成的。硅奠定了微电子行业的基础，化合物半导体则开辟了更多样化的应用。

“现在所使用的5G基站，包括以后的6G的核心器件以及光纤通信里的激光器大部分是化合物半导体制成的，在智能电网、5G、新能源汽车及自动驾驶等典型应用场景里发挥着巨大的作用，化合物半导体作为支撑产业升级、节能减排和新的经济增长点是非常重要的。”

对于“突围”，张韵表示，在半导体产业较长的链条中，每个环节都有关键技术。比如说在材料环节，大尺寸化合物单晶生长，特别是碳化硅的制备，最近几年我们国家就做的相当好，国家对这块也很重视。“有一些公司也已经做上市的准备，碳化硅现在反而变成了美国、日本的一些公司向中国采购，这个可以说是我国实现半导体突围很好的例子。”

张韵表示，理解“突围”这两个字，不能在一开始就期望“全面扭转”，需要有限找到几个突破点。他认为，在化合物半导体、特别是第三代半导体里面，我们存在突围的机会，实现建道超车。

NFS2020年度CEO峰会暨猎云网创投颁奖盛典于12月2日-4日在北京柏悦酒店召开，由猎云网主办，锐视角、猎云资本、猎云财经、企业管家协办。本届峰会以“逆势生长”为主题，开设了主论坛和九大专场，覆盖母基金、新基建、电商、医疗等领域，近两百名行业专家、投资人和创业者们深入探讨各产业经营之道，以及行业变革中酝酿的创业与投资机遇。

以下为张韵演讲实录，由猎云网整理：

非常荣幸今天有机会来这里跟大家进行交流，我来自中国科学院半导体研究所，这是在半导体领域做了大概六十年研究的研究机构。这个题目是会议方起的，我觉得非常好，复杂环境下的产业突围其实是很好的一个题目，围绕“突围”这两个字大概说一下我的看法，很简单。

我们中国半导体怎么了，如何就被围困住了。

我们怎么实现“突围”，我针对某几个点说一下自己的看法。

为什么现在半导体这么火，半导体芯片现在已经是咱们国家最大的进出口商品，大家对这个重要性已经非常有感觉了，怎么认识这个问题？确实有很高的技术门槛，里面有很多应用内容，和我们熟悉的钢铁、石油等等一样，也是我们日常生活中一个重要的元素和材料。有的时候太火了也变成了贬义词，因为半导体太重要了。具体怎么做我们可以慢慢探索，但需要了解其重要性。

我们为什么会被美国这些同盟围困呢？其实半导体产业链有很长的环节，从材料、高端装备到高端的工艺，7纳米、5纳米，甚至现在1纳米也出来了，到设计，到封测，到应用等等环节，是很长的，事实上我国在有些领域很不错，像设计、封测等方面。但是恰恰是因为在几个重要环节上有问题，比如说在材料，在高端的芯片等，我们很不幸的被卡住了、围困了。当然，也有国际政治经济环境的问题，美国及其同盟成团围困，归根结底还是因为我们这些方面的短板，所以才会造成现在这个局面。

下面考虑一个实际问题，如何实现一定程度的突围？我今天主要想分享的是化合物半导体。硅材料被认为是第一代半导体，但不代表它已经要结束了，而是从出现时间来讲，硅是第一代半导体，是元素半导体。还有第二代、第三代半导体，属于化合物半导体。化合物半导体就是两个或两个以上的元素发生化学反应结合在一起，为什么它如此重要？硅虽然奠定了微电子行业的基础，而且会继续领导几十年的时间，曾经遵循摩尔定律。但是我们现在是多样化的社会，拥有多样化的应用，在很多专门应用上需要更好的选择。如果可以把硅的超大规模集成电路比喻成人类大脑的话，那么化合物半导体可以比喻成人类动力的心脏。我们现在开始使用的5G基站，包括以后的6G、光纤通信里的激光器、电力器件都是源于化合物半导体，扮演了信息传输的心脏，支撑产业升级、节能减排和新的经济增长点。

三个典型的应用场景，给大家做一个介绍。第一是智能电网，我们国家智能电网行业在国际上来说也是比较先进，对于全球能源互联网采用大功率SiC器件，才能实现高效节能减排以及高效的电能转换，而且可以大大降低里面核心元件使用的数量。其实这个数量非常重要，因为在智能电网中采用软件来控制很多芯片，如果是用硅的器件，可能要同时控制上千个芯片，整个网络拓谱结构会非常复杂，如果大大减小芯片数量的话，网络结构和可靠性就会得到很高的提升。

第二是5G应用，开启万物互联，是很好的应用场景。5G需要10Gbps以上的带宽、毫秒级时延和超高密度连接，这就要求做通信器件有更高的能效和带宽，第三代半导体的GaN起到非常重要的作用。

第三是新能源汽车及自动驾驶，这里主要是两方面，在新能源汽车里面核心的动力器件部分，特别适合采用化合物半导体，或者特别是第三代半导体来做，比如电能转换，动力系统。现在特斯拉已经全面用碳化硅器件做电力电子器件。随着新能源汽车普及，相比传统汽车需要采用更多的功率器件，半导体市场就会有几十倍的提升，是一个非常可观的市场增长点。另外，自动驾驶方面。自动驾驶除了 AI算法，很核心的是汽车眼睛——雷达。雷达分激光雷达和毫米波雷达，不管是哪一种，未来如果想有比较好的分辨率，比较长的探测距离，化合物半导体都更适合。对于激光雷达，硅虽然是非常完美的半导体材料，但它最大的劣势是它很难高效发光，激光雷达需要用化合物半导体来做。毫米波雷达需要实现比较长的传输距离，对于实现77GHz毫米波雷达，氮化镓是非常重要的芯片。

前面是偏战略方向的东西，下面是战术级的方向，半导体领域是很长的链，每个环节都有关键技术，比如在材料环节，大尺寸化合物单晶生长，特别是碳化硅的制备最近几年做的相当好。国家对这个领域很重视，有一些公司也在准备上市，现在反而变成了美国、日本都有一些公司来向我们国家采购碳化硅材料，可以说是我们实现半导体突围很好的例子。

突围这两字，一开始不能实现全面的扭转，我们肯定要找几个突破点，在碳化硅方面，国际市场上已经有了比较好的位置和声誉，在智能电网，新能源汽车等，碳化硅器件已经开始应用。其次是高品质化合物薄膜生长及装备，包括我们要做高压大功率器件，需要有高质量的外延材料。在光电子器件方面，我们已经实现世界上最大产业规模半导体照明产业，有数十家上市公司，还有化合物半导体做通信光源，如砷化镓材料等重要的领域。电力电子器件，有几个典型应用，市面上已经涌现的氮化镓快充，但这不是氮化镓最终目的，快充市场是消费电子，在此进行成熟化的验证，可能再经历两三年之后，我相信对于中大功率的应用，比如在工业电源，在数据中心基站上面，会马上出现很多氮化镓的应用，只要在快充市场得到成熟性验证以后，大家会看到非常广阔的市场应用。