从技术锤炼、产业化推进到生态集聚，南京充分发挥在第三代半导体领域的先发优势，在材料、芯片及器件制造、封测、应用等环节集聚了一批优质企业
本报记者芮天舒
6月5日至7日，2024世界半导体大会暨南京国际半导体博览会在南京国际博览中心举办，300多家半导体行业领军企业参展。至此，南京已连续六年举办世界半导体大会。
南京是我国半导体产业的发源地之一。1951年，新中国第一个专业电子管厂南京电工厂建成，1952年，南京电工厂成功研制出五灯收音机用电子管，结束了我国收音机电子管依赖进口的历史。
时至今日，南京的半导体产业已涵盖芯片设计、晶圆制造、芯片封装、成品测试和终端制造等产业链的全部环节，一批上中下游的企业加速集结。“一核两翼三基地”的集成电路产业布局正推动南京跻身全国集成电路重点城市第一方阵。
奋力打造第三代半导体产业基地
什么是半导体？它其实是一类材料的总称，集成电路是用半导体材料制成的电路的大型集合，而芯片是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品。曾有网友打了一个形象的比方，如果说半导体是各种可以做成纸的纤维，那么集成电路就是一沓纸，芯片则是一本书。
长期以来，半导体产业关键核心技术缺失，是阻碍我国产业链向高端攀升的“绊脚石”。
据了解，第一代半导体材料主要是指硅、锗半导体材料，兴起于二十世纪五十年代，带动了以集成电路为核心的微电子产业的快速发展。第二代半导体材料是以砷化镓、锑化铟为主的化合物半导体，主要用于制作高频、高速以及大功率电子器件。第三代半导体材料包括了以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带化合物半导体。
目前，第一、二代半导体材料工艺已经逐渐接近物理极限，相比于第一代及第二代半导体材料，第三代半导体材料在耐高温、耐高压以及承受大电流等多个方面具备明显优势，被称为“未来电子产业基石”，也被资本市场视为科创板上“新质生产力”，在新能源汽车、光伏、轨道交通、高压输变电、智能电网等方面有广阔应用前景。
在第一、二代半导体材料的发展上，我国起步时间慢于其他国家，且“弯道超车”难度很大。但在第三代半导体材料领域，国内外企业处于同一起跑线，在第三代半导体的全新跑道上“开道超车”，是中国业界的愿景。
早在十年前，南京便开始布局第三代半导体产业，从技术锤炼、产业化推进到生态集聚，充分把握先发优势，久久为功。在第三代半导体产业，南京以中国电科55所为龙头，在材料、芯片及器件制造、封测、应用等环节集聚了一批优质企业，在碳化硅电力电子器件等领域达到国际国内先进水平。
为实现产业破局，2021年3月，科技部、财政部批复，按照“1总部+6中心”（即“中电科集团+北京、南京、苏州、深圳、长沙、太原”）的模式建设“国家第三代半导体技术创新中心”。其中，国家第三代半导体技术创新中心（南京）落户于江宁开发区，聚焦第三代半导体关键核心技术和重大应用方向重点突破。
去年发布的《南京市加快发展第三代半导体产业行动计划（2023~2025年）》提出，到2025年，南京市基本构建第三代半导体材料、芯片及器件制造、封测、应用等重点环节布局，打造国内具有影响力的第三代半导体产业基地。
高质量企业云集形成链式发展
超净厂房里，科研人员坐在电脑前操控，一台台精密仪器自动化运行；生产车间里，比绣花针还细的测试探针在芯片间高速移动，这是自动测试台在对一片已完工的6英寸碳化硅晶圆进行测试……走进江宁区中国电科国基南方、55所碳化硅产线，高科技含量十足的场景随处可见。
“随着新能源汽车供需量的增加，我们也正在加快推进大电流碳化硅MOSFET关键核心技术攻关和批产。”技术人员介绍，碳化硅MOSFET能让新能源汽车充电速度提高5~10倍，续航里程提高8%以上，能耗降低50%，优异的性能让其成为新能源汽车所需的关键元器件。
在生产线上，技术人员小心翼翼用真空吸笔拾取起长宽仅有2毫米的“小物件儿”，介绍道：“别看这个碳化硅MOSFET个头小，它可是新能源汽车车载充电机的‘心脏’，电能的处理和控制，靠的就是这个。”技术专家解释，近年来，碳化硅材料凭借着耐高压、耐高温、低损耗等优越性能，用其研制的功率产品，快速走向应用舞台“C位”。
中国电科专家表示，最初碳化硅产品只是应用在电源等工业领域，直到这两年才逐步应用到新能源汽车等领域。为满足用户需求，团队马不停蹄与新能源汽车企业对接应用需求，快速完成产品开发和验证，迅速开发了性能更优异的碳化硅MOSFET产品。
截至目前，团队研制的新能源汽车用650V-1200V碳化硅MOSFET出货量突破1500万只，累计上车超200万辆，一颗颗奔腾的“中国芯”，正随车畅行在祖国大江南北。
作为国内领先的第三代半导体企业之一，位于江北新区的江苏超芯星半导体有限公司成立于2019年，专注于大尺寸碳化硅衬底研发与产业化，也是南京市唯一的第三代半导体衬底生产企业。
超芯星相关负责人介绍，公司拥有装备、材料制备、晶片加工等多项核心长晶技术，目前已实现晶体生长、加工、检测全线贯通，6英寸和8英寸碳化硅衬底已量产。2022年7月，超芯星6英寸碳化硅衬底顺利进入美国一流器件厂商。
同样位于江北新区的南京华易泰电子科技有限公司是国内半导体和面板行业设备领域的新秀，也是南京市培育独角兽企业。
“在12英寸半导体级单晶硅炉设计和制造方面，我们掌握了设备设计、晶体生长工艺及控制等技术，解决了半导体级单晶硅生长过程中的多项核心难题。”南京晶升装备股份有限公司相关负责人说。
创新提供了源源动力，更为企业赢得跨越式发展。去年4月，晶升装备登陆上交所科创板，成为当年成功上市的第四家南京企业。
国家级平台激发创新活力
超净厂房里，科研人员坐在电脑前操控，一台台精密仪器自动化运行；生产车间里，自动测试台正在对一片已完工的6英寸碳化硅晶圆进行测试，比绣花针还要细的测试探针在芯片间高速移动……走进位于江宁开发区的国家第三代半导体技术创新中心（南京）平台（以下简称“创新中心”），高科技含量十足的场景随处可见。
技术总监黄润华正忙着调试一款芯片的仿真参数，以便后续进行流片测试。“今年我们力争研制更高性能的碳化硅芯片产品，目前进展顺利，已经在打样流片了，接下来就是各种测试、安全验证，最快年内就能稳定性状，投入应用。”黄润华透露。
自2021年6月挂牌设立以来，该创新中心不断取得科技创新，取得累累硕果。其中，碳化硅电力电子器件已在国内头部车企车载电源系统获得大批量应用，已上车超过一千万只，保障近200万辆汽车需求。“功率模块拟用于某品牌首款电驱车型，有望2024年正式装车。”黄润华说。
研发人员介绍，这里的每一片晶圆上都分布着2000多个芯片，每个芯片长宽仅有2毫米左右。在测试环节，探针会对芯片性能进行全面评估，性能数据迅速同步到数据中心，以便技术人员随时掌握产线生产状态。
个头虽小，本事挺大。“它是新能源车车载充电机的‘心脏’，能大大提高新能源车充电效率，减碳降耗。”创新中心主任陈辰介绍。
据了解，该创新中心主要围绕碳化硅器件技术开展研究工作，建立了成熟的碳化硅肖特基二极管和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应管）产品技术并成功完成成果转化，其中，研发的中低压系列产品基本达到国外量产化技术水平，高压产品的核心指标达到国际先进水平。
创新研发，人才是第一资源。目前，创新中心拥有一支高水平技术团队，人员覆盖芯片设计、单项工艺、工艺整合、可靠性保障、应用支撑等方面。
雄厚的科教资源凸显优势，成为产业人才“蓄水池”。南京大学、东南大学等一批重点高校成立集成电路学院，在前沿技术研究、产学研合作、人才培育等方面为产业发展提供了有力支撑。
此次世界半导体大会
有哪些看点？
看点1：8场同期论坛聚焦市场新需求
本次大会推出2024人工智能创新应用国际峰会、半导体智能制造论坛、半导体设备及核心零部件产业发展论坛、电子气体安全与发展论坛、第三届先进封装创新技术论坛暨功率半导体创新技术论坛等行业会议，广邀专家学者、行业协会、龙头企业齐聚，共同讨论半导体市场未来发展走向与机遇。
看点2：超过200家参展企业云集
本次博览会布局IC（集成电路）设计、封装测试、半导体智能制造、设备与材料四大展区，在汇聚全球产业链领军企业的同时，大力引入拥有专精特新“小巨人”企业、国家级高新技术企业等称号的优质企业，展商数量超过200家，进一步集聚行业尖端科技与前沿产品。
看点3：4场专场对接会实现供需“双向奔赴”
本次博览会还开展“百企联动”供需对接活动，打造半导体设备与材料、制造、封测、芯片设计4场专场对接会，建立服务供需双方的对接模式，创造精准、高效的对接合作；定向邀请，全面保障专业观众的数量和质量，提升展会交易实效，提高展商投资回报率。