導讀：半導體產業(yè)被譽為信息產業(yè)皇冠上的明珠，是信息產業(yè)發(fā)展的核心，是支撐經濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性產業(yè)。近日，知名電子科技媒體電子發(fā)燒友網(wǎng)推出《2022全球半導體產業(yè)展望》專題，專訪廣電計量元器件篩選與失效分析中心總監(jiān)陸裕東博士，對2022年半導體市場進行分析與展望，并對廣電計量以技術之力為國產集成電路保駕護航給予了詳細報道。
以下為報道全文：
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，積極圍繞國家戰(zhàn)略性產業(yè)布局，構建配套服務能力。半導體檢測業(yè)務是廣電計量重要業(yè)務板塊，經過持續(xù)多年的技術能力布局和人才隊伍建設，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域提供專業(yè)的車規(guī)元器件認證、IGBT及功率半導體壽命提升、集成電路失效分析、元器件量產測試、半導體材料分析等服務，是目前國內具備一定品牌影響度和行業(yè)知名度的半導體產業(yè)檢測服務平臺，為累計超過2000家相關半導體企業(yè)提供從原材料到應用全鏈條的一站式服務，所涉及的專業(yè)方向包括可靠性試驗、質量評價、產品認證、壽命評估、失效分析等。
第三代半導體市場競爭不斷提升
半導體產業(yè)被譽為信息產業(yè)皇冠上的明珠，是信息產業(yè)發(fā)展的核心，是支撐經濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性產業(yè)。中國已經連續(xù)多年成為全球最大的半導體消費市場。
隨著國內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，第三代半導體市場應用已逐步開啟，整體競爭力也不斷提升。
CASA（第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟） Research數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國第三代半導體產業(yè)整體總產值約7100億元，其中，碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）電力電子產值44.7億元，同比增長54%；GaN微波射頻產值達60.8億元，同比增長80.3%。另據(jù)CASA Research不完全統(tǒng)計，國內從事第三代半導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，該領域有超過170家企業(yè)，基本形成完整的產業(yè)鏈結構。
盡管當前國內第三代半導體的產業(yè)規(guī)模和市場份額還較小，但是增長空間巨大，極具應用潛力，政策也在加碼扶持。今年發(fā)布的《國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》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體發(fā)展”寫入了“科技前沿領域攻關”部分。
近兩年，我們的第三代半導體技術服務訂單也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，尤以光電子和電力電子應用領域最為明顯，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)，助力第三代半導體企業(yè)提升產品質量。我們認為，由于國內新能源汽車、軌交、電網(wǎng)等領域所需的功率器件較為依賴進口，存在超長貨期等風險，因此可大力發(fā)展電力電子用碳化硅（SiC）；國內5G技術走在世界前沿，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體至關重要
2020年下半年以來，芯片短缺問題一直困擾著市場，短期內芯片或還將處于供應偏緊狀態(tài)。無論供需情況如何變化，市場內對于半導體產品高品質的需求一直存在。比如，第三代半導體及器件為新材料、新器件、新技術，缺乏長期、大規(guī)模應用的歷史數(shù)據(jù)來證明其質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體至關重要。
又如汽車行業(yè)為例，雖然目前國內出現(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積累，而國產新晉元器件供應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。
廣電計量在半導體產品質量管控上擁有多年技術積累和項目經驗，形成了全壽命周期可靠性設計、分析、評估及試驗技術服務，提供半導體可靠性驗證與評價解決方案。
在元器件篩選與國產化驗證方面，公司構建了先進的國產化電子元器件的可靠性篩選及量產測試技術能力。元器件篩選是提升電子裝備可靠性的關鍵手段，廣電計量提供電子元器件測試、評估、質量保證的成套方案，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。在半導體集成電路國產化、?型化、高集成、高性能要求的趨勢下，半導體行業(yè)引?了大量新材料、新工藝和新的器件結構，容易導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)老煉與測試技術服務，協(xié)助客戶保證及提高產品的可靠性和質量的?致性。同時，我們還可為應用于半導體制造、通信、智能網(wǎng)聯(lián)的芯片和微波通訊生產企業(yè)提供高效、快速的原材料、元器件、PCB等半導體分立器件的微觀結構、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咨詢、測試及分析評價服務。
在IGBT及第三代半導體器件質量提升工程方面，廣電計量擅長功率器件的可靠性驗證和失效分析。針對這些器件在應用時功率密度大、且應用場景復雜導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)、家用電器等領域的IGBT和以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體器件提供可靠性驗證服務，并對產品的設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量與可靠性的標志。為了保證元器件質量與可靠性，汽車廠和零部件供應商通常會要求電子元器件生產商通過完整的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，具備豐富的驗證經驗和完整的試驗能力，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)失效機理指導產品改進升級。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，并設有技術研究院，牽頭承擔了工信部“面向集成電路、芯片產業(yè)的公共服務平臺建設項目”，該項目將圍繞關鍵實施目標，開展集成電路應用驗證平臺建設，推動芯片在重點行業(yè)領域規(guī)模化應用，建立覆蓋醫(yī)療器械、手機、新能源汽車等領域的芯片測評認證體系，建立芯片測試參數(shù)數(shù)據(jù)庫和芯片應用信息數(shù)據(jù)庫，為行業(yè)企業(yè)提供綜合服務，推進知識產權申請，以解決國產集成電路“不敢用、不會用、不想用”的難題，為國產集成電路保駕護航。
芯片短缺的情況預計兩年左右趨于平穩(wěn)
國內新建上游晶圓廠雖然很多，但產能短時間內還不能釋放，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。如果國內外疫情形式不出現(xiàn)大的波動，供應緊張的部分，預計在明年會有所緩和，預計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、元器件整個供應鏈市場都處于供貨緊張的狀態(tài)。
展望
第三代半導體應用領域廣泛，我們認為，未來5年將是第三代半導體產業(yè)發(fā)展的關鍵期，全壽命周期解決方案是提高半導體器件質量與可靠性的重要保障。
廣電計量不僅是檢測試驗服務供應商，更是科研與咨詢服務提供商，作為國有檢測機構，我們將在國內半導體產業(yè)發(fā)展過程中秉承國企擔當，為半導體產業(yè)的高質量發(fā)展提供產品質量與可靠性的檢測服務、檢測技術研究、科研咨詢等專業(yè)技術服務。