2017年11月1日,由北京市順義區人民政府、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)和國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)主辦的第十四屆中國國際半導體照明論壇暨 2017 國際第三代半導體論壇開幕大會在北京順義隆重召開。開幕式上,國際半導體照明聯盟(ISA)主席、中國科技部原副部長曹健林特別帶來了“不忘初心、砥礪奮進,擁抱第三代半導體新時代”的重量級主題報告,高屋建瓴,從全球視角分析了當前半導體照明產業與第三代半導體產業的現狀趨勢,以及未來發展的戰略與思考。
國際半導體照明聯盟(ISA)主席、中國科技部原副部長曹健林作開幕大會報告
我國半導體照明進入產業大國向強國轉變關鍵期
在材料領域,我國有自己的發展目標,2030年要建設世界材料大國。我們常說一代材料,一代器件,一代裝備,一代應用。以Si、Ge為代表的第一代半導體材料,主要應用于以計算機和數據中心為代表的數據處理和存儲設備等,在多種機器裝備為“大腦” ,可以減輕勞動強度,提高效率,自動化,智能化。以GaAs、InP為代表的第二代半導體材料,廣泛應用于LED、LED等光電子器件,通信裝備,移動通信、互聯網、物聯網、智慧城市等領域。以GaN、SiC為代表的第三代半導體材料,應用涉及全光譜發光器件(包括LED和LD) ,移動通信、互聯網、物聯網、智慧城市,照明革命,通信升級換代,新交通工具,新能源應用等。
其中,半導體照明是第三代半導體產業首個突破口,是目前產業化最成熟的部分。我國半導體照明相關技術,這年來有了飛躍式的發展。LED關鍵技術實現了從跟跑、并跑,到部分領域領跑。2016年,我國功率型白光LED產業化光效160 lm/W(國際廠商176 lm/W)。 LED室內燈具光效超過90lm/W, 室外燈具光效超過110lm/W。自主知識產權的硅基LED技術、深紫外LED技術達到國際先進水平:智能照明、光健康、光通訊等創新應用研究處于全球領先地位。
除此之外,我國LED產業規模全球最大,2016年,我國半導體照明產業整體產值達到5216億元,同比增長22.8%。 2017有望突破6500億元。應用市場全面啟動,LED通用照明仍然是應用市場的第一驅動力;顯示應用迎來了新一波增長,汽車照明及超越照明應用成為新藍海。2017年LED汽車照明高速增長,同比增長26%,占整體應用市場1.4%;LED農業、醫療等創新應用也成為亮點,同比增長超過30%;背光應用市場增長趨緩,占整體應用市場比例有所下降。
放眼未來中國半導體照明市場需求空間非常大,我國也是全球最大的半導體照明生產、消費和出口國。企業競爭能力大幅提升,積極進入國際市場。其中,LED上市公司近150家,其中主板35家,新三板112家;2017年上半年,LED上市公司景氣回升,供銷兩旺,營收和利潤增幅創近三年最高;同時,三安、木林森、飛樂等企業通過跨國并購,積極進入國際競爭市場。
當前,我國進入半導體照明產業大國向強國轉變的關鍵期,新科技、新經濟、新業態加快LED技術進步與應用拓展。新一代信息、生物、制造、新材料技術與LED技術融合發展,為LED發展創造重要機遇;全光譜、高品質、光健康、智能化成發展趨勢;生物、安全、健康、殺菌消毒、農業光照等多樣化應用需求提供新的市場切入點。
其中,健康照明與光健康/醫療成為研究熱點,智慧照明成為物聯網的下一個“風口”,LED照明產品:數字化、可控制、高效率、壽命長等特性,使NB-IoT等智慧照明系統深度調光、可編程性能、頻譜控制和環境集成等成為現實。農業照明也開啟LED應用新領域,各類新型顯示都在發展,新型顯示產業多種技術路線并存,OLED、量子點、激光顯示和柔性顯示等新型技術不斷創新,成為產業持續發展的新動能。
重塑全球第三代半導體產業格局
我國第三代半導體的發展得到了國家政策的支持,也將在國家戰略性發展中發揮重要作用。包括支撐國家能源戰略,實現國際引領,推動傳統電網向半導體電網發展。支撐高速列車、新能源汽車等核心動力系統的跨越式發展,發展高速列車、新能源汽車是我國實現產業戰略升級和低碳經濟的重要途徑,將SiC器件用于電機驅動等環節將大幅提高功率密度降低整車成本,節約能耗。還能支撐節能環保,應對能源與環境面臨的嚴峻挑戰。支撐高頻、高速、寬帶通信系統核心器件的自主可控。以及支撐新一代航空航天裝備的自主發展等。
就產業本身來講,第三代半導體的發展將重塑全球半導體產業的格局。光電子領域半導體照明已經確立了在照明領域的主導地位,電力電子和微波射頻產業全球處于起步階段。當前美國、歐洲、日本等國在第三代半導體領域擁有較強的優勢,但我國近年來第三代半導體研發和產業化進展較快,基本形成從晶體生長到器件研發制造的完整產業鏈。相信第三代半導體發展起來之后,整個國際半導體產業格局會有比較大的變化。預計2021年全球SiC市場規模將超過6億美元,2016-2021年的復合年增長率(CAGR)19%。 2020年,預計GaN射頻器件市場達到7.55億美元。
中國第三代半導體發展的戰略與思考
相對于第一代、第二代半導體來講,中國第三代半導體應用領域有基礎有優勢。比如有全球最大、最復雜、發展最快的能源互聯網建設,特高壓遠距離輸電、新能源并網、電網控制等技術;全球最高運營速度、最長運營里程、最佳效益高速軌道交通;全球增長最快和最大的新能源汽車市場; 全球最大規模的4G和5G移動通信;全球產能最大、市場最大的半導體照明及超越照明等。
當前,第三代半導體創新發展時機已經成熟,國際半導體產業和裝備巨頭還未形成專利、標準和規模的壟斷,處于窗口期;中國精密加工制造技術和配套能力的迅速進步,各地產業轉型升級的需要,使產業界、投資界高度關注第三代半導體技術的發展,是產業創新發展的動力和源泉;具有中國特色的“政產學研用”協同創新模式,為第三代半導體產業的發展提供了可借鑒的經驗和成功的可能性。
當然,也要清醒的意識到目前的形勢,光電子材料和器件領域與國際先進水平相比處于并跑狀態,在市場需求和產業化水平方面處于領跑狀態;功率半導體材料和器件、射頻材料和器件與國際先進水平相比處于跟跑狀態。國內目前產業化格局不盡人意,僅有少量二極管產品,三極管僅有原型器件,沒有產業化生產線 ,技術團隊缺乏。也面臨著挑戰,比如研發的持續投入與創新資源整合,如何建立體制機制創新的、開放的公共研發、服務及產業化中試平臺;如何進一步建立應用牽引的市場化的新興產業發展組織模式 ;如何規范和培育應用市場,形成中央、地方發展合力,建立完善的產業生態環境 ;如何有效整合國際創新與產業資源,深度參與國際競爭與合作等。
有目標更有動力,看未來,希望到2030年,我國全產業鏈達到國際先進水平在光電子、電力電子和微波射頻等領域全面得到規模化應用,核心器件國產化率超過70%。全國要一盤棋,發揮區域優勢,差異化布局,全鏈條設計、一體化實施;充分發揮企業在決策、投入和成果轉化方面主體作用,需求牽引,以系統創新推動材料和器件創新;上游材料器件突破、中游系統領先、下游應用主導;依托聯盟構建利益共同體和研發、產業、資本協同創新發展模式;全球視野,戰略高度,全面深度整合國際資源。
推進我國第三代半導體相關產業和技術的加速發展,是支撐國家重大戰略需求,重朔全球產業技術格局的重大選擇。需要多方努力與支持,形成產業創新體系和可持續發展的生態環境,也需要全面、深入整合和利用國際國內兩類資源,希望大家志存高遠,建立信任,實現共贏,從利益共同體到命運共同體,共同擁抱第三代半導體新時代。 PPT下載地址:曹健林:不忘初心、砥礪奮進,擁抱第三代半導體新時代