以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體，具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率、抗輻射等優(yōu)異特性，但受工藝、成本等因素限制，多年來僅限于小范圍應用。近年來，隨著材料生長、器件制備等技術的不斷突破，第三代半導體的性價比優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)并正在打開應用市場：SiC元件已用作汽車逆變器，GaN快速充電器也大量上市。未來5年，基于第三代半導體材料的電子器件將廣泛應用于5G基站、新能源汽車、特高壓、數(shù)據(jù)中心等場景。

 

半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，主要建立在三代材料的基礎上：興起于20世紀50年代的基于硅（Si）、鍺（Ge）的第一代半導體；興起于20世紀80年代的以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表的第二代半導體；以及興起于20世紀末的以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體。目前，第一代半導體材料Si應用最為廣泛，它構(gòu)成了一切邏輯器件的基礎，CPU、GPU所提供的算力都離不開 Si 的功勞。第二代半導體主要用于高頻高速場景，例如手機中的射頻電路。第三代半導體相比于前兩代半導體具有更寬的禁帶寬度，因此也稱作寬禁帶半導體。更寬的禁帶寬度允許材料在更高的溫度、更強的電壓、更快的開關頻率下運行，因此第三代半導體具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率、抗輻射等優(yōu)異特性，可以用作功率器件和射頻器件，廣泛應用于5G基站、新能源汽車、特高壓、消費電子、航空航天等領域。此外，較寬的禁帶寬度使第三代半導體可用作制備短波長光電器件，例如可用于醫(yī)療消毒的紫外光源。

 

由于制造設備、制備工藝特別是材料成本上的劣勢，多年來第三代半導體材料只是在小范圍內(nèi)應用。直至近幾年這一局面才得以打破：一方面，在5G、新能源汽車等新興市場中，Si基半導體的性能已無法完全滿足需求，第三代半導體的性能優(yōu)勢被放大；另一方面，制備技術特別是大尺寸材料生長技術不斷突破，SiC和GaN兩種材料均從4英寸換代到6英寸并已研發(fā)出8英寸樣品，加之器件制備技術逐步提升，使得第三代半導體器件性能日益穩(wěn)定且成本不斷下降，性價比優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)。

 

目前，第三代半導體已經(jīng)出現(xiàn)在應用市場：車企在汽車逆變器中應用SiC功率器件提升電能轉(zhuǎn)換效率，進而提升續(xù)航里程；不在少數(shù)的電子消費廠商推出了GaN快速充電器，價格不貴，體積很小，一個快充頭可以支撐手機、電腦等多設備快速充電。未來5年，除現(xiàn)有的電動汽車和消費電子外，預計工業(yè)充電、5G高頻器件以及可再生能源和儲能領域的電源應用都將從第三代半導體的發(fā)展中受益，尤其是在高頻高壓應用中將競爭性取代原有的Si器件。

 

據(jù)多領域參與制定“十四五”規(guī)劃據(jù)權威人士透露，我國計劃把大力支持發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，寫入正在制定中的“十四五”規(guī)劃，計劃在2021-2025年期間，舉全國之力， 在教育、科研、開發(fā)、融資、應用等等各個方面，大力支持發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨立自主，不再受制于人。

 

此外，2020年10月26-29日，十九屆五中全會審議通過了《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》（簡稱《建議》）共十五項60條。《建議》指出，堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，完善國家創(chuàng)新體系，加快建設科技強國。

 

強化國家戰(zhàn)略科技力量。制定科技強國行動綱要，健全社會主義市場經(jīng)濟條件下新型舉國體制，打好關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)，提高創(chuàng)新鏈整體效能。加強基礎研究、注重原始創(chuàng)新，優(yōu)化學科布局和研發(fā)布局，推進學科交叉融合，完善共性基礎技術供給體系。

 

瞄準人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。制定實施戰(zhàn)略性科學計劃和科學工程，推進科研院所、高校、企業(yè)科研力量優(yōu)化配置和資源共享。推進國家實驗室建設，重組國家重點實驗室體系。布局建設綜合性國家科學中心和區(qū)域性創(chuàng)新高地，支持北京、上海、粵港澳大灣區(qū)形成國際科技創(chuàng)新中心。

 

發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。加快壯大新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保以及航空航天、海洋裝備等產(chǎn)業(yè)。推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等同各產(chǎn)業(yè)深度融合，推動先進制造業(yè)集群發(fā)展，構(gòu)建一批各具特色、優(yōu)勢互補、結(jié)構(gòu)合理的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增長引擎，培育新技術、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式。促進平臺經(jīng)濟、共享經(jīng)濟健康發(fā)展。鼓勵企業(yè)兼并重組，防止低水平重復建設。

 

完善科技創(chuàng)新體制機制。深入推進科技體制改革，完善國家科技治理體系，優(yōu)化國家科技規(guī)劃體系和運行機制，推動重點領域項目、基地、人才、資金一體化配置。改進科技項目組織管理方式，實行“揭榜掛帥”等制度。完善科技評價機制，優(yōu)化科技獎勵項目。加快科研院所改革，擴大科研自主權。加強知識產(chǎn)權保護，大幅提高科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化成效。加大研發(fā)投入，健全政府投入為主、社會多渠道投入機制，加大對基礎前沿研究支持。完善金融支持創(chuàng)新體系，促進新技術產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化應用。