以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)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(lái)僅限于小范圍應(yīng)用。近年來(lái)，隨著材料生長(zhǎng)、器件制備等技術(shù)的不斷突破，第三代半導(dǎo)體的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)并正在打開應(yīng)用市場(chǎng)：SiC元件已用作汽車逆變器，GaN快速充電器也大量上市。未來(lái)5年，基于第三代半導(dǎo)體材料的電子器件將廣泛應(yīng)用于5G基站、新能源汽車、特高壓、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景。

 

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，主要建立在三代材料的基礎(chǔ)上：興起于20世紀(jì)50年代的基于硅（Si）、鍺（Ge）的第一代半導(dǎo)體；興起于20世紀(jì)80年代的以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表的第二代半導(dǎo)體；以及興起于20世紀(jì)末的以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體。目前，第一代半導(dǎo)體材料Si應(yīng)用最為廣泛，它構(gòu)成了一切邏輯器件的基礎(chǔ)，CPU、GPU所提供的算力都離不開 Si 的功勞。第二代半導(dǎo)體主要用于高頻高速場(chǎng)景，例如手機(jī)中的射頻電路。第三代半導(dǎo)體相比于前兩代半導(dǎo)體具有更寬的禁帶寬度，因此也稱作寬禁帶半導(dǎo)體。更寬的禁帶寬度允許材料在更高的溫度、更強(qiáng)的電壓、更快的開關(guān)頻率下運(yùn)行，因此第三代半導(dǎo)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(yīng)用于5G基站、新能源汽車、特高壓、消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域。此外，較寬的禁帶寬度使第三代半導(dǎo)體可用作制備短波長(zhǎng)光電器件，例如可用于醫(yī)療消毒的紫外光源。

 

由于制造設(shè)備、制備工藝特別是材料成本上的劣勢(shì)，多年來(lái)第三代半導(dǎo)體材料只是在小范圍內(nèi)應(yīng)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(chǎng)中，Si基半導(dǎo)體的性能已無(wú)法完全滿足需求，第三代半導(dǎo)體的性能優(yōu)勢(shì)被放大；另一方面，制備技術(shù)特別是大尺寸材料生長(zhǎng)技術(shù)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(shù)逐步提升，使得第三代半導(dǎo)體器件性能日益穩(wěn)定且成本不斷下降，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。

 

目前，第三代半導(dǎo)體已經(jīng)出現(xiàn)在應(yīng)用市場(chǎng)：車企在汽車逆變器中應(yīng)用SiC功率器件提升電能轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而提升續(xù)航里程；不在少數(shù)的電子消費(fèi)廠商推出了GaN快速充電器，價(jià)格不貴，體積很小，一個(gè)快充頭可以支撐手機(jī)、電腦等多設(shè)備快速充電。未來(lái)5年，除現(xiàn)有的電動(dòng)汽車和消費(fèi)電子外，預(yù)計(jì)工業(yè)充電、5G高頻器件以及可再生能源和儲(chǔ)能領(lǐng)域的電源應(yīng)用都將從第三代半導(dǎo)體的發(fā)展中受益，尤其是在高頻高壓應(yīng)用中將競(jìng)爭(zhēng)性取代原有的Si器件。

 

據(jù)多領(lǐng)域參與制定“十四五”規(guī)劃據(jù)權(quán)威人士透露，我國(guó)計(jì)劃把大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，寫入正在制定中的“十四五”規(guī)劃，計(jì)劃在2021-2025年期間，舉全國(guó)之力， 在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等等各個(gè)方面，大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨(dú)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(huì)審議通過(guò)了《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》（簡(jiǎn)稱《建議》）共十五項(xiàng)60條?！督ㄗh》指出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，完善國(guó)家創(chuàng)新體系，加快建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)。

 

強(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量。制定科技強(qiáng)國(guó)行動(dòng)綱要，健全社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下新型舉國(guó)體制，打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)，提高創(chuàng)新鏈整體效能。加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、注重原始創(chuàng)新，優(yōu)化學(xué)科布局和研發(fā)布局，推進(jìn)學(xué)科交叉融合，完善共性基礎(chǔ)技術(shù)供給體系。

 

瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學(xué)、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目。制定實(shí)施戰(zhàn)略性科學(xué)計(jì)劃和科學(xué)工程，推進(jìn)科研院所、高校、企業(yè)科研力量?jī)?yōu)化配置和資源共享。推進(jìn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，重組國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室體系。布局建設(shè)綜合性國(guó)家科學(xué)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(guó)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(shù)、生物技術(shù)、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(dòng)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(dòng)先進(jìn)制造業(yè)集群發(fā)展，構(gòu)建一批各具特色、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、結(jié)構(gòu)合理的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)引擎，培育新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式。促進(jìn)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。鼓勵(lì)企業(yè)兼并重組，防止低水平重復(fù)建設(shè)。

 

完善科技創(chuàng)新體制機(jī)制。深入推進(jìn)科技體制改革，完善國(guó)家科技治理體系，優(yōu)化國(guó)家科技規(guī)劃體系和運(yùn)行機(jī)制，推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域項(xiàng)目、基地、人才、資金一體化配置。改進(jìn)科技項(xiàng)目組織管理方式，實(shí)行“揭榜掛帥”等制度。完善科技評(píng)價(jià)機(jī)制，優(yōu)化科技獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目。加快科研院所改革，擴(kuò)大科研自主權(quán)。加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，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(huì)多渠道投入機(jī)制，加大對(duì)基礎(chǔ)前沿研究支持。完善金融支持創(chuàng)新體系，促進(jìn)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化應(yīng)用。