廣電計量陸裕東：看好第三代半導(dǎo)體，未來5年將是發(fā)展的關(guān)鍵期

歲末年初之際，電子發(fā)燒友網(wǎng)策劃的《2022半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)展望》專題，收到超過60位國內(nèi)外半導(dǎo)體創(chuàng)新領(lǐng)袖企業(yè)高管、技術(shù)專家的前瞻觀點。此次，電子發(fā)燒友特別采訪了廣州廣電計量檢測股份有限公司元器件篩選與失效分析中心總監(jiān)陸裕東博士，以下是他對2022年半導(dǎo)體市場的分析與展望。

廣州廣電計量檢測股份有限公司元器件篩選與失效分析中心總監(jiān)陸裕東博士

廣電計量作為一家全國布局、綜合性的國有第三方計量檢測機構(gòu)，積極圍繞國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)布局，構(gòu)建配套服務(wù)能力。半導(dǎo)體檢測業(yè)務(wù)是廣電計量重要業(yè)務(wù)板塊，經(jīng)過持續(xù)多年的技術(shù)能力布局和人才隊伍建設(shè)，目前，廣電計量在廣州、上海、成都等地分別建立了元器件篩選及失效分析實驗室，累計投入300多套高端檢測分析設(shè)備，形成以博士、專家為核心的人才隊伍，為裝備制造、汽車、電力電子與新能源、5G通信、光電器件與傳感器、軌道交通與材料等領(lǐng)域提供專業(yè)的車規(guī)元器件認證、IGBT及功率半導(dǎo)體壽命提升、集成電路失效分析、元器件量產(chǎn)測試、半導(dǎo)體材料分析等服務(wù)，是目前國內(nèi)具備一定品牌影響度和行業(yè)知名度的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)檢測服務(wù)平臺，為累計超過2000家相關(guān)半導(dǎo)體企業(yè)提供從原材料到應(yīng)用全鏈條的一站式服務(wù)，所涉及的專業(yè)方向包括可靠性試驗、質(zhì)量評價、產(chǎn)品認證、壽命評估、失效分析等。

第三代半導(dǎo)體市場競爭不斷提升

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被譽為信息產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。中國已經(jīng)連續(xù)多年成為全球最大的半導(dǎo)體消費市場。
隨著國內(nèi)5G通信、新能源汽車、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、光伏等行業(yè)的快速發(fā)展，以及“碳達峰、碳中和”綠色低碳戰(zhàn)略不斷推進，第三代半導(dǎo)體市場應(yīng)用已逐步開啟，整體競爭力也不斷提升。

CASA（第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟） Research數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體總產(chǎn)值約7100億元，其中，碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）電力電子產(chǎn)值44.7億元，同比增長54%；GaN微波射頻產(chǎn)值達60.8億元，同比增長80.3%。另據(jù)CASA Research不完全統(tǒng)計，國內(nèi)從事第三代半導(dǎo)體電力電子和微波射頻的企業(yè)在2018年不足100家， 截至2020年底，該領(lǐng)域有超過170家企業(yè)，基本形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。

盡管當(dāng)前國內(nèi)第三代半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場份額還較小，但是增長空間巨大，極具應(yīng)用潛力，政策也在加碼扶持。今年發(fā)布的《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》將“集成電路先進工藝和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等特色工藝突破”、“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展”寫入了“科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)”部分。

近兩年，我們的第三代半導(dǎo)體技術(shù)服務(wù)訂單也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，尤以光電子和電力電子應(yīng)用領(lǐng)域最為明顯，涉及到照明/顯示、紫外消毒、新能源車、電網(wǎng)、充電樁、軌道交通、消費電子等行業(yè)，助力第三代半導(dǎo)體企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量。我們認為，由于國內(nèi)新能源汽車、軌交、電網(wǎng)等領(lǐng)域所需的功率器件較為依賴進口，存在超長貨期等風(fēng)險，因此可大力發(fā)展電力電子用碳化硅（SiC）；國內(nèi)5G技術(shù)走在世界前沿，可大力發(fā)展微波射頻用氮化鎵（GaN）。

可靠性解決方案對于第三代半導(dǎo)體至關(guān)重要

2020年下半年以來，芯片短缺問題一直困擾著市場，短期內(nèi)芯片或還將處于供應(yīng)偏緊狀態(tài)。無論供需情況如何變化，市場內(nèi)對于半導(dǎo)體產(chǎn)品高品質(zhì)的需求一直存在。比如，第三代半導(dǎo)體及器件為新材料、新器件、新技術(shù)，缺乏長期、大規(guī)模應(yīng)用的歷史數(shù)據(jù)來證明其質(zhì)量與可靠性已具備使用條件，因此，可靠性解決方案對于第三代半導(dǎo)體至關(guān)重要。

又如汽車行業(yè)為例，雖然目前國內(nèi)出現(xiàn)了很多新的元器件廠商，但真正能獲得主機廠信任、成功裝車的國內(nèi)元器件仍然屈指可數(shù)。其背后的原因就在于車規(guī)電子對可靠性要求極高，芯片廠家需要長時間的技術(shù)積累，而國產(chǎn)新晉元器件供應(yīng)商沒有足夠的驗證數(shù)據(jù)來證明其可靠性，難以得到汽車廠商的信任。因此，即使是在“缺芯”的背景下，車廠仍然對國產(chǎn)芯片持謹慎觀望態(tài)度。在此背景下，提升車用電子元器件可靠性，獲得車廠的信任，成為各大芯片廠家突破市場的重中之重。

廣電計量在半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量管控上擁有多年技術(shù)積累和項目經(jīng)驗，形成了全壽命周期可靠性設(shè)計、分析、評估及試驗技術(shù)服務(wù)，提供半導(dǎo)體可靠性驗證與評價解決方案。

在元器件篩選與國產(chǎn)化驗證方面，公司構(gòu)建了先進的國產(chǎn)化電子元器件的可靠性篩選及量產(chǎn)測試技術(shù)能力。元器件篩選是提升電子裝備可靠性的關(guān)鍵手段，廣電計量提供電子元器件測試、評估、質(zhì)量保證的成套方案，幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)和剔除有缺陷易發(fā)生早期失效的元器件，提高電?元器件的使?可靠性，保障和支撐電子裝備可靠性提升。在半導(dǎo)體集成電路國產(chǎn)化、?型化、高集成、高性能要求的趨勢下，半導(dǎo)體行業(yè)引?了大量新材料、新工藝和新的器件結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致集成電路更高的缺陷密度，廣電計量提供超大規(guī)模集成電路動態(tài)老煉與測試技術(shù)服務(wù)，協(xié)助客戶保證及提高產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量的?致性。同時，我們還可為應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、通信、智能網(wǎng)聯(lián)的芯片和微波通訊生產(chǎn)企業(yè)提供高效、快速的原材料、元器件、PCB等半導(dǎo)體分立器件的微觀結(jié)構(gòu)、材料成分、電性能綜合測試及破壞性物理分析、失效分析根因等技術(shù)咨詢、測試及分析評價服務(wù)。

在IGBT及第三代半導(dǎo)體器件質(zhì)量提升工程方面，廣電計量擅長功率器件的可靠性驗證和失效分析。針對這些器件在應(yīng)用時功率密度大、且應(yīng)用場景復(fù)雜導(dǎo)致的器件可靠性問題，廣電計量可為5G通信、軌道交通、電動汽車、智能電網(wǎng)、家用電器等領(lǐng)域的IGBT和以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體器件提供可靠性驗證服務(wù)，并對產(chǎn)品的設(shè)計和工藝改進提供分析和建議。

在車規(guī)級芯片及元器件AEC-Q認證方面，AEC-Q（Automotive Electronics Council-Qualification）作為國際通用的車規(guī)級電子元器件測試規(guī)范，目前已成為車用元器件質(zhì)量與可靠性的標(biāo)志。為了保證元器件質(zhì)量與可靠性，汽車廠和零部件供應(yīng)商通常會要求電子元器件生產(chǎn)商通過完整的AEC-Q認證。廣電計量作為已完成AEC-Q100（針對集成電路）、AEC-Q101（針對分立半導(dǎo)體器件）、AEC-Q102（針對分立光電子器件）、AEC-Q104（針對多芯片組件）、AEC-Q200（針對無源元件）完整驗證報告的第三方機構(gòu)，具備豐富的驗證經(jīng)驗和完整的試驗?zāi)芰?，并可對AEC-Q驗證過程的失效品展開分析，幫助企業(yè)根據(jù)失效機理指導(dǎo)產(chǎn)品改進升級。自開展車規(guī)驗證以來，廣電計量充分發(fā)揮汽車工業(yè)供應(yīng)鏈串聯(lián)優(yōu)勢，累計完成近200個型號的車規(guī)電子元器件驗證試驗。

廣電計量擁有30多名博士，400多名碩士，并設(shè)有技術(shù)研究院，牽頭承擔(dān)了工信部“面向集成電路、芯片產(chǎn)業(yè)的公共服務(wù)平臺建設(shè)項目”，該項目將圍繞關(guān)鍵實施目標(biāo)，開展集成電路應(yīng)用驗證平臺建設(shè)，推動芯片在重點行業(yè)領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用，建立覆蓋醫(yī)療器械、手機、新能源汽車等領(lǐng)域的芯片測評認證體系，建立芯片測試參數(shù)數(shù)據(jù)庫和芯片應(yīng)用信息數(shù)據(jù)庫，為行業(yè)企業(yè)提供綜合服務(wù)，推進知識產(chǎn)權(quán)申請，以解決國產(chǎn)集成電路“不敢用、不會用、不想用”的難題，為國產(chǎn)集成電路保駕護航。

芯片短缺的情況預(yù)計兩年左右趨于平穩(wěn)

國內(nèi)新建上游晶圓廠雖然很多，但產(chǎn)能短時間內(nèi)還不能釋放，加之前期芯片短缺嚴重，芯片缺口市場依然存在，短期來看不會在2022年出現(xiàn)供過于求的情況。如果國內(nèi)外疫情形式不出現(xiàn)大的波動，供應(yīng)緊張的部分，預(yù)計在明年會有所緩和，預(yù)計2年左右會趨于平穩(wěn)。并且目前從廣電計量作為第三方檢測機構(gòu)接觸到的市場信息情況顯示，電子元器件“假冒翻新檢查”、“DPA（破壞性物理分析）質(zhì)量檢查”項目在21年下半年的檢測需求也是一直呈現(xiàn)需求爆發(fā)增長的情況，這也間接體現(xiàn)出芯片、元器件整個供應(yīng)鏈?zhǔn)袌龆继幱诠┴浘o張的狀態(tài)。

展望

第三代半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，我們認為，未來5年將是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵期，全壽命周期解決方案是提高半導(dǎo)體器件質(zhì)量與可靠性的重要保障。

廣電計量不僅是檢測試驗服務(wù)供應(yīng)商，更是科研與咨詢服務(wù)提供商，作為國有檢測機構(gòu)，我們將在國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中秉承國企擔(dān)當(dāng)，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的檢測服務(wù)、檢測技術(shù)研究、科研咨詢等專業(yè)技術(shù)服務(wù)。