今年以来，受全球新冠疫情好转、汽车产业回暖以及5G技术普及等多方面因素叠加影响，全球范围内的芯片供应短缺危机愈演愈烈，产业链上下游价格水涨船高。

       而随着国内外客户对芯片需求的迅速攀升，中国半导体行业市场规模持续扩大，并首次成为全球最大的半导体设备市场。在此背景下，国内半导体上下游企业顺势而为，发力扩张产能的同时积极提高技术水平。天眼查显示，2021年上半年，国内半导体产业申请专利数量超4000项，与此同时，第三代半导体材料的研发工作也获得了多项可喜进展。

    “缺芯”困扰之下，国内半导体行业应对如何？满负荷开工之余，进行了哪些突破？第三代半导体材料能否助力我国半导体产业实现弯道超车？

       产能专利两手抓

       年初至今，全球范围内的“缺芯”情况不断持续，诸多芯片厂商在满负荷开工的状态下仍面临产品订单排到第三、第四季度的情况，连带产业链上下游涨价潮也是此起彼伏。海关总署公布的数据显示，2021年1月-5月，中国二极管及类似半导体器件出口额合计约172.13亿美元，同比增长34.64%。千门资产投研总监宣继游在接受《证券日报》记者采访时表示，半导体供需失衡导致缺“芯”涨价的原因，从本质上看来自于两个方面。

       一方面，2020年新冠疫情导致大量的国内外半导体公司产能不足，一些核心的关键半导体原材料及流程工艺，产能出现紧缺。另一方面，随着我国新能源汽车产业的不断发展，对于半导体的需求呈现倍数增长，需求增加而供给整体不足，导致产业链终端价格高企，再加之半导体原材料如基本金属的涨价幅度较大，也是造成芯片产品价格被动上涨的部分原因。

        同期，为应对高速增长的半导体需求，国内众多上下游企业开启了全速扩张模式。晶圆生产厂商中芯国际首席财务官高永岗在投资者调研报告中明确，二季度芯片市场供需缺口巨大，公司产能扩充加上营运效率改善，进一步提升了工厂产出。原材料生产厂商惠伦晶体也表示，根据目前设备安装调试和人员招聘的进度看，公司重庆子公司将于7月中下旬正式投产，目前公司订单充足。封测厂商通富微电则在互动平台上称，目前国内半导体封测产能紧缺，公司现金将用于扩充产能，实现今年148亿元的营收目标。

        广州兴森快捷电路有限公司正处于半导体测试板业务的扩产阶段，启动投资建设设计-制造-组装为一体的国内领先的专业ATE工厂，目前处于产能爬坡释放中。目前在建项目主要为广州兴科IC封装基板扩产项目。

       国资委机械工业经管院创新中心主任宋嘉在接受《证券日报》记者采访时表示，半导体产业是典型的技术密集型、资本密集型的高科技产业，企业在产销大幅度提升的背景下，考虑扩大产能的同时，一定要坚持创新驱动发展理念，探索建立并形成“产业创新良性循环”，即科技原始创新投入增加-生产效率提升-产品持续升级-利润率稳定合理，同时还要有增加科技创新的能力和实力。

       正如宋嘉所说，国内半导体企业在积极扩产能的同时，也在积极进行对专利技术的探索。天眼查方面提供的数据显示，2021年上半年，国内半导体产业已公布申请的专利数量为4853项，其中，发明专利4314项；实用新型专利110项；外观专利429项。对此，宋嘉表示，我国半导体产业正在通过产品质量、附加值以及产品独占性的提升，实现从大到强的飞跃。

积极探索第三代半导体

       国内半导体企业在积极扩充产能的同时，对于第三代半导体材料制造及加工工艺的研发工作，也在持续推进。

       据《证券日报》记者了解，作为助力我国实现半导体产业弯道超车国际企业的重点项目，相比于传统硅材料，第三代半导体材料制成器件具有更耐高压、阻抗更低、更高频率、更高耐受工作温度等优势，同时，由于氮化镓在材料制备环节仍有技术难度，所以当前具备大规模量产条件，且可用于制备功率器件的第三代半导体材料仅有碳化硅。

       华为云MVP马超在接受《证券日报》记者采访时表示，由于制造设备、制备工艺特别是材料成本上的劣势，多年来第三代硅替代半导体材料只是在小范围内应用，直至近几年这一局面才得以打破。

       据马超介绍，目前主流的经典晶体管制程是7nm，而且由于量子纠缠效应的存在，虽然IBM推出了试验性方案，业内对于2nm以下制程的芯片普遍持悲观态度。在摩尔定律放缓以及算力和存储需求爆发的双重压力下，第二代半导体在5G、新能源汽车等新兴市场中已无法完全满足需求，第三代半导体的性能优势被逐步放大。

       同时，制备技术特别是大尺寸材料生长技术不断突破，SiC和GaN两种材料均从4英寸换代到6英寸并已研发出8英寸样品，加之器件制备技术逐步提升，使得第三代半导体器件性能日益稳定且成本不断下降，性价比优势逐渐显现，可以说新材料将加速半导体行业的加速革新。

       据悉，年初以来，已有多家国内企业被证实正在参与第三代半导体材料的研发工作，并已经取得了积极进展。

       华润微此前公告称，公司正在积极布局和拓展碳化硅业务及供应链，通过资本合作和业务合作方式带动碳化硅业务的发展和布局，同时，公司拥有国内首条6英寸商用SiC生产线，SiC二极管产品已实现销售额突破，预计今年将进一步推出SiCMOSFET产品；GaN产品6英寸和8英寸平台正在同步开展研发，计划在今年向市场推出有关产品。

       露笑科技6月份发布公告表示，公司于2021年6月25日与合肥北城、长丰四面体、合肥长丰产业投促创业投资基金合伙企业（有限合伙）、合肥露笑半导体签署了《合肥露笑半导体材料有限公司增资协议》，协议约定对合肥露笑半导体增加1.1亿元注册资本，截至该公告日，合肥露笑半导体研发的碳化硅衬底片已送样检测通过，目前正在积极向下游客户进行送样。

       晶盛机电在5月份与投资者互动时透露，公司最新开发出第三代半导体碳化硅长晶炉及外延设备，已完成技术验证，未来随着下游应用市场的发展，将为公司发展注入新动力。

        对于目前国内第三代半导体材料的发展，创道投资咨询合伙人步日欣在接受《证券日报》记者采访时表示，从产业发展趋势来看，由于拥有特殊的性能优势，特别是在大功率器件领域和高频微波通信领域，第三代半导体材料和器件是一个必然的演进方向。

     “虽然目前第三代半导体仍处于初期阶段，但是市场已经显示出了巨大的需求，包括新能源电动车、5G毫米波通信等领域，都需要第三代半导体的助力，因此，国内企业积极准备，主动布局，是一个顺应产业和技术潮流的事情，同时，相应的设备、材料、工艺都需要重新规划设计，这些是难点也是机会，及早布局也可以避免目前以硅为代表的二代半导体产业的被动局面。”步日欣说。