氮化镓、碳化硅与硅的性能对比

　　2月5日，《纽约时报》刊登题为《美国对中国芯片雄心的担忧与日俱增》的文章，文章中称，“中国正投入巨资打造本国半导体产业，这一提升其军事力量及本土科技产业的举动引起华盛顿的注意”。而在2016年1月下旬，美国外商投资委员会否决了中国投资者以29亿收购飞利浦旗下子公司的照明业务的提议，就是美国政府担忧的具体体现。这早已不是第一次中资收购国外科技公司被美国政府阻扰，从早些年华为试图收购3COM，到去年紫光提出收购镁光被否决，中资在海外收购科技公司被行政力量阻挠已经屡见不鲜。

　　美国为何阻挠收购

　　美国政府要阻止的并非中国投资人所收购的照明业务本身，而是要阻止中国投资人通过收购飞利浦旗下子公司的照明业务后，进而掌握第三代半导体材料氮化镓的相关技术。

　　半导体材料发展至今已历三代：第一代半导体材料以锗和硅为代表，被广泛运用于集成电路制造领域；第二代半导体材料以砷化镓、磷化铟为代表，主要应用于以光发射器件为基础的光显示、光通信和光存储等光电子系统；第三代半导体材料则以氮化镓、碳化硅、金刚石为代表，具有具有宽的带隙、强的原子键、高的热导率、高熔点（1700摄氏度）、耐腐蚀等优点。特别是在传统材料的功率器件发展到材料极限，已经很难满足高频、高温、高功率、高效能、小型化等方面新需求的情况下，氮化镓则可凭借其材料特性，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面取而代之。

　　也正是因此，诸多科技公司纷纷致力于氮化镓功率器件的研发和生产——2015年1月，富士通和美国Transphorm在会津若松量产氮化镓功率器件；2015年3月，松下和英飞凌达成共同开发氮化镓功率器件的协议；同月，东芝照明技术公司开发出在电源中应用氮化镓功率元件的卤素LED灯泡……国内也有中航微电子、中镓半导体等公司从事该领域的研发和生产，上海市政府则投入100亿资金用于半导体材料的研发（不局限于氮化镓）。

　　可以说，氮化镓已经全球半导体研究的前沿和热点。那么，“高大上”的第三代半导体材料是怎样和普普通通的电灯产生交集的呢？

　　由于氮化镓的优异材料特性——氮化镓基LED比传统LED外形更小、功率更高、发光度更强，使其在LED电视、显示器和普通照明领域获得大展拳脚的空间，而中国一旦完成对飞利浦旗下子公司Lumileds的控股，则有可能获得氮化镓方面的相关技术。

　　更关键的是，氮化镓在高频大功率应用方面，其功率密度是现有的砷化镓材料器件的10倍，不仅可以广泛运用于通信基站、电动机车、电动汽车、风力发电等民用领域，还可以用于相控阵雷达等特殊领域。

　　因此，无论是对半导体产业的发展，还是在军事应用方面，氮化镓都有非常重要的意义。美国政府之所以阻止中国投资人收购飞利浦旗下子公司的照明业务，既有出于技术在军事应用和国家安全方面的考虑，但更多的还是出于打压中国半导体产业发展，保持美国科技公司技术优势方面的考量。

　　美国缘何“担忧”

　　中国被一些网友誉为“发达国家粉碎机”——任何一个工业领域，只要中国人突破了技术门槛，那就基本没外国人什么事了。部分发达国家在失去高附加值的工业品以剪刀差获取高额利润后原形毕露，在造血能力大幅萎缩后，又要维持高福利，进而产生“老欧洲病”，比如深陷债务危机的“欧洲四猪”。

　　在去工业化的浪潮下，美国本土劳动力密境型制造业大量转移到第三世界国家，半导体等资本技术密集型产业对美国的重要性不言而喻。

　　近年来，中国以资金、政策，以及对外技术合作、海外收购等多种方式扶持本土半导体产业，不仅在投入上不惜血本，而且在局部领域成果斐然：

　　IC设计领域

　　一方面整合国内IC设计公司——紫光在2013年底以18亿美元和9.1亿美元分别将国内最大的两家IC设计公司展讯和锐迪科收购，实现资源整合。

　　另一方面试图引进国外技术——在2013年与VIA合资成立兆芯，并由兆芯承接核高基1号专项，给予不少于70亿资金；在2014年与IBM合资，获得资金不少于20亿；2016年1月17日，贵州省人民政府与美国高通公司签署战略合作协议，成立华芯通半导体技术有限公司，贵州政府出资18.5亿占股55%，高通以技术入股持股45%；2016年1月22日，清华大学、澜起科技和英特尔在华建服务器芯片合资公司……（不过，笔者对上述合资/合作仍有些担心，发展路线一旦错了很可能南辕北辙）

　　晶圆代工领域

　　在资金上，集成电路大基金向中国大陆最大的芯片代工企业中芯国际注资30.99亿元人民币；上海市政府投入300亿元集成电路制造基金，用来支持在沪兴建新一代超大规模集成电路生产线。

　　在技术上，在中国政府的协调下，中芯国际、华为、高通以及比利时微电子研究中心（imec）共同投资中芯国际集成电路新技术研发（上海）有限公司，着力研发14纳米CMOS量产技术，而且研发将在中芯国际的生产线上进行。据小道消息称，中芯国际将于2018年风险量产14nm芯片。

　　此外，中国政府还引入芯片代工业龙头老大台积电在南京投资——台积电计划投资30亿美元在南京设立12寸晶圆厂（月产两万片），并于2018年下半年导入16nm制程。

　　封测领域

　　封测领域是中国大陆和海外公司差距最小的领域。2015年，紫光试图收购矽品、力成、南茂备受瞩目，由于在《紫光豪掷百亿收购两家台湾半导体公司 会成为中国版三星吗》已有详细介绍，本文不再赘述。

　　相比较于紫光的买买买，江苏长电科技成功击败台湾日月光半导体，和日本村田一同获得苹果SIP模块订单则更具含金量，而这也与国家的扶持息息相关——长电科技获得大基金注资2.8亿美元，并在大基金和中国银行的支持下，以7.8亿美元（其中集成电路大基金出资1.4亿美元，中国银行贷款1.2亿美元）收购新加坡星科金朋。在实现蛇吞象后，又投资2亿美元扩充厂内SIP模块封测生产线。

　　制造设备领域

　　晶圆代工和封装测试离不开光刻机、刻蚀机、减薄机、划片机、装片机、引线键合机、倒装机等制造设备的辅助。为实现这些半导体制造设备国产化，中国政府不惜投入巨资扶持——上海市政府于2015年投资上海微电子2.2亿元；集成电路大基金投资中微半导体4.8亿元；七星电子募集9.3亿元配套资金（国家集成电路基金认购6亿元，京国瑞基金认购2亿元，芯动能基金认购1.3亿元），用于北方微电子“微电子装备扩产项目”建设并补充上市公司流动资金。

　　虽然半导体制造设备市场份额大半被美国应材、ASML、东京电子等国外公司垄断，但中国企业已经向该领域吹响了冲锋的号角：

　　中电科建成国内首条具有完全自主知识产权的集成电路后封装示范线，减薄机、划片机、装片机、引线键合机、倒装机等集成电路后封装关键设备相继实现尺寸从6英寸、8英寸到12英寸，机型从半自动到全自动，封装工艺从传统封装、晶圆级封装到三维封装的市场覆盖。并为某客户顺利完成了批量化减薄、划切、挑粒任务，全部100%良率出货。

　　中微半导体已掌握能用于15nm—28nm及以下的芯片刻蚀加工刻蚀机的生产技术，产品远销韩、台、新，其中对韩出口占中微半导体营收三成。北方微电子的28nm刻蚀机被中芯国际批量采购。

　　虽然在前道光刻机方面，上海微电子和ASML有比较大的差距，但在封装光刻机等领域，上海微电子的国内市场占有率超过80%，全球市场占有率为40%；在用于LED制造的投影光刻机的市场占有率为20%。

　　国人可以期待，在10年之后，半导体制造设备全面国产化将不再仅仅是幻想。

　　结语

　　总之，中国在扶持本土半导体产业发展方面是从半导体材料、IC设计、代工、封测、半导体制造设备全方位的扶持，并力争以全产业链的形式实现“通吃”。

　　一旦半导体产业被中国攻占，并将产品以“白菜价”向全球输出，一方面能削弱美国制霸全球的物质基础；另一方面将使中国在信息技术领域彻底摆脱产业发展受制于人，信息安全受制于人的不利局面。

　　想必这才是美国真正担忧之所在。