第三代移液器

近日，第三代半导体概念股板块大涨，又为中国半导体行业的热潮中掀起新的高潮！今年5月刘鹤主持召开会议，讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术。作为半导体领域的新秀，第三代半导体被寄予厚望，甚至被写入“十四五”规划中。在“十四五”规划中，特别提出碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体也就是行业人士关注的第三代半导体要取得发展。近日，业界热议，为实现中国半导体自立自强计划，国家将制定一系列相关金融和政策扶持措施，投入万亿美元的政府资金以支持一系列第三代芯片项目。国际上第三代半导体产业同样刚刚起步，我国在这一领域与国际先进水平差距较小。随着国家级别的政策和资金的海量支持，将避免重蹈第一代半导体的覆辙，有望奋起直追达到甚至超越国际先进水平。一石激起千层浪，第三代半导体究竟有何“魅力”竟如此受到关注，仪器设备行业又有哪些机会呢？第三代半导体材料引领的新赛道第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。与第一、二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.3eV)，亦被称为高温半导体材料。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟的第三代半导体材料是碳化硅和氮化镓，而氧化锌、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)，被行业称为第三代半导体材料的双雄。基于第三代半导体的优良特性，其在通信、汽车、高铁、卫星通信、航空航天等应用场景中颇具优势。其中，碳化硅、氮化镓的研究和发展较为成熟。以SiC为核心的功率半导体，是新能源汽车充电桩、轨道交通系统等公共交通领域的基础性控件；射频半导体以GaN为原材料，是支撑5G基站建设的核心；第三代半导体在消费电子、工业新能源以及人工智能为代表的未来新领域，发挥着重要的基础作用。近年来，随着新能源汽车的兴起，碳化硅IGBT器件逐渐被应用于超级快充，展现出了强大的市场潜力，第三代半导体发展进入快车道。《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》中指出，2019年我国第三代半导体市场规模近百亿，在2019-2022年里将保持85%及以上平均增长速度，预计到2022年市场规模将超越623.42亿元。受益的产业链上下游作为“十四五”规划的重要组成部分，未来第三代半导体产业将获得巨大的资金投入，上下游产业链将持续受益。未来可能的支持手段包括直接的资金注入和相关的政策扶持，税收优惠政策等。此前国家已先后印发了《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019版)》、《能源技术创新“十三五”规划》等政策，将SiC、GaN和AlN等第三代半导体材料纳入重点新材料目录，鼓励和支持SiC等第三代半导体材料相关的技术突破和制造。宽禁带半导体晶片和器件的制备基本工艺流程同硅基半导体基本一致，大致可分为以下几个阶段：晶体生长、晶片加工、器件制备（包括有源层制备、欧姆接触、钝化层沉积等工艺段）、器件封装等。近年来，国内相关产业链进展神速，英诺赛科苏州8英寸硅基GaN产线规模量产；山西烁科晶体有限公司已实现了5G芯片衬底材料碳化硅的国产自主供应。碳化硅产业链结构图随着相关产业链的不断建设和工艺技术的不断研发，仪器设备将持续受益。相关的仪器设备主要包括第三代半导体材料检测仪器、材料生长设备、制造工艺设备和封装测试设备。第三代半导体企业在行动目前国内第三代半导体材料产业从数量上来看已具备一定规模，初步形成了一个较为完整的产业链。而伴随着近年来的投资热潮，各地项目不断上马，众多企业布局第三代半导体。河源市东源县与华润水泥控股有限公司举行高纯石英和碳化硅单晶硅一体化硅产业项目签约仪式。该项目计划总投资180亿元人民币，预计建成达产年产值达200亿元。6月5日，英诺赛科(苏州)半导体举行“8英寸硅基氮化镓芯片生产线一期第一阶段产能扩展建设项目”签约仪式，宣布英诺赛科一期项目正式开启大规模量产。预计全面达产后，8英寸硅基氮化镓晶圆可实现年产能78万片，将成为世界级集设计、制造、封装测试等为一体的第三代半导体全产业链研发生产平台。露笑科技在互动者平台透露在第三代半导体碳化硅的技术方面取得突破，目前设备进入安装调试阶段。该项目总投资100亿元，分三期进行。着力打造第三代功率半导体(碳化硅)的设备制造、长晶生产、衬底加工、外延制作等产业链的研发和生产基地。4月1日，赛微电子与青州市人民政府就在青州市建设6-8英寸硅基氮化镓功率器件半导体制造项目签署了《合作协议》。项目总投资10亿元，分两期进行。建成投产后将形成6-8英寸GaN芯片晶圆12,000片/月的生产能力，为全球GaN产品提供成熟的技术支持和产能保障。此前，华瑞微半导体IDM芯片项目于2020年10月开工奠基，今年3月，南谯区人民政府发布消息称，项目一期将于年底正式投产。据悉，该项目总投资30亿元，集研发、生产、销售功率半导体芯片为一体，建设SiC MOSFET生产线。项目建成后，预计实现年产1000片第三代化合物半导体器件的生产能力。国内市场空间广阔，企业布局奋起直追。相关数据显示，近几年国内布局第三代半导体产业的企业超过百家。自缺芯卡脖子困境后，我国已意识到构建半导体的自有产业链的必要性。从市场需求、国家政策来看，越来越多的厂商入局第三代半导体产业是大势所趋。随着国内第三代半导体产业的不断扩大，相关仪器设备采购也将迎来热潮。那些有望获益的仪器第三代半导体器件的生产离不开检测，以碳化硅功率器件的生产为例，只有通过对各个生产环节的检测才能不断提高良率和工艺水平。碳化硅的检测主要包括衬底检测、外延片检测、器件工艺、点穴参数、可靠性分析和失效分析。除了以上这些检测项目对应的仪器外，第三代半导体制造也离不开半导体设备，碳化硅产业链更是如此，其涉及的设备种类繁多。碳化硅的很多工艺段设备可以与硅基半导体工艺兼容，但由于宽禁带半导体材料熔点较高、硬度较大、热导率较高、键能较强的特殊性质，使得部分工艺段需要使用专用设备、部分需要在硅设备基础上加以改进。相关工艺及半导体制造设备如下，

第三代半导体具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和电子迁移率高、热导率大、抗辐射能 力强等优点，是半导体产业的新型组成部分，可广泛用于新能源汽车、智能电网、轨道交通、半导体照明、新一代移动通信、消费类电子等领域，具有广阔的应用前景，已经成为全球半导体产业新的战略竞争高地。第三代半导体“十四五”强势开局，迎来国家政策红利2021年，正值十四五开局之年，国家也出台了一系列相关政策，全面加大了对第三代半导体产业的支持和投入力度，第三代半导体迎来了发展新机遇。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》3月14日，十三届全国人大四次会议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》单行本，其中“第二篇 坚持创新驱动发展 全面塑造发展新优势”中的科技前沿领域攻关专栏的集成电路中提到，“集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发，集成电路先进工艺和绝缘栅双极性晶体管（IGBT）、微机电系统（MEMS）等特色工艺突破，先进存储技术升级，碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。”《国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项》12月23日，科技部发布了《国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项2021 年度公开指南拟立项项目公示清单》，公示时间为2021年12月13日至2021年12月17日。清单公示了22个项目，其中包括了“面向大数据中心应用的 8 英寸硅衬底上氮化镓基外延材料、功率电子器件及电源模块关键技术研究”、“大尺寸 SiC 单晶衬底制备产业化技术”、“基于氮化物半导体的纳米像元发光器件研究”、“中高压 SiC 超级结电荷平衡理论研究及器件研制”、“晶圆级 Si(100)基 GaN 单片异质集成关键技术研究”、“GaN 单晶新生长技术研究”等第三代半导体项目。《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》12月31日，工信部公布了《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》，《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》（工信部原〔2019〕254号）同时废止。目录按照《新材料产业发展指南》对新材料的划分方法，分为先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料三大类，每个大类里面又细分小类。其中，关键战略材料中的先进半导体材料和新型显示材料中包括了氮化镓单晶衬底、氮化镓外延片、碳化硅同质外延片、碳化硅单晶衬底等第三代半导体材料。《长三角G60科创走廊建设方案》4月1日，科技部、国家发展改革委、工业和信息化部、人民银行、银保监会和证监会联合联合发布了《长三角G60科创走廊建设方案》（简称《建设方案》）。《建设方案》明确，在重点领域培育一批具有国际竞争力的龙头企业，加快培育布局量子信息、类脑芯片、第三代半导体、基因编辑等一批未来产业。2021年发布的多个国家政策持续加码第三代半导体产业，第三代半导体行业市场一片“蓝海”。各地摩拳擦掌，第三代半导体被纳入地方产业规划随着一系列国家政策开始落地，国内各地区也纷纷响应并提出相关发展方向。除了第三代半导体产业的专项政策外，第三代半导体作为半导体产业的重点方向，得到了各省市的系统布局和重视。发布时间发布部门政策名称相关政策内容2月江苏省人民政府《江苏省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》实施未来产业培育计划，前瞻布局第三代半导体、基因技术、 空天与海洋开发、量子科技、氢能与储能等领域。2月陕西省人民政府《陕西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》重点开展第三代半导体所需化合物半导体（碳化硅、氮化镓）设计与制造工艺研发。3月上海临港新片区《中国（上海）自由贸易试验区临港新片区集成电路产业专项规划（2021-2025）》积极引进国内外第三代半导体等材料企业，加强关键材料的本地化配套能力。在第三代半导体、特色工艺、基础材料、重大装备等重点领域，依托龙头企业、大平台等搭建连接本地、辐射全国、融入全球的技术创新网络，鼓励产学研合作及上下游产业链协同开展技术研发创新，加速技术产品的验证及应用。新片区集成电路产业化核心承载区，重点布局集成电路先进制造、核心装备、关键材料、第三代半导体及高端封装测试等产业。3月辽宁省人民政府《辽宁省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》采用 “项目＋团队”引才方式，引领带动第三代半导体等未来产业快速发展；聚焦第三代半导体等前沿科技和产业变革领域，加快布局。4月山西省人民政府《山西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》做大做强砷化镓、碳化硅等第二/三代半导体衬底材料—芯片—封装—应用创新链条,积极建设国家半导体材料研发生产基地。加速实现碳化硅第三代半导体材料等领域的重大产品规模化生产，重点推进碳化硅单晶衬底、外延材料制造加工等项目，打造抢占国际战略制高点的半导体衬底材料产业基地。5月浙江省人民政府《浙江省重大建设项目“十四五”规划》围绕打造国内重要的集成电路产业基地目标，突破第三代半导体芯片等技术6月山西省人民政府《山西省人民政府关于促进半导体产业高质量发展引导集成电路产业健康发展的指导意见》聚焦低缺陷砷化镓晶体材料、高纯半绝缘碳化硅单晶衬底材料、氮化镓材料等第二/三代半导体材料。积极开展大尺寸高纯半绝缘４H－SiC单晶设备、电子级金刚石生长设备、半导体先进封装关键工艺设备、高精度无损检测关键设备、MOCVD 核心设备等的研制7月上海市人民政府《上海市先进制造业发展“十四五”规划》制造封测，加快先进工艺研发，支持12英寸先进工艺生产线建设和特色工艺产线建设，争取产能倍增，加快第三代化合物半导体发展。7月福建省人民政府《福建省"十四五"制造业高质量发展专项规划》加速化合物半导体研发和应用，加强砷化镓射频芯片、氮化镓/碳化硅高功率芯片制造7月重庆市人民政府《重庆市制造业高质量发展“十四五”规划》制造业技术攻关部分重点领域：大尺寸硅片、GaAs（砷化镓）/InP（磷化铟）/GaN（氮化镓）/SiC（碳化硅）等化合物半导体衬底及外延等。8月江苏省人民政府《江苏省“十四五”制造业高质量发展规划》加快第三代半导体等先进电子材料的关键技术突破。重点发展氮化镓、碳化硅等第三代半导体材料8月广东省人民政府《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》依托广州、深圳、珠海、东莞、江门等市大力发展氮化镓、碳化硅、氧化锌、氧化镓、氮化铝、金刚石等第三代半导体材料制造, 支持氮化镓、碳化硅、砷化镓、 磷化铟等化合物半导体器件和模块的研发制造, 培育壮大化合物半导体 IDM (集成器件制造) 企业, 支持建设射频、 传感器、 电力电子等器件生产线, 推动化合物半导体产品的推广应用。11月安徽省人民政府《安徽省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》做强第三代半导体材料产业链，提升集成电路领域核心竞争力。支持面向电子信息、新能源、高端装备领域的第三代半导体等先进结构材料攻关。11月湖北省人民政府《湖北省制造业高质量发展“十四五”规划》在芯片制造方面，加快布局第二、三代半导体晶片及外延衬底（砷化镓、氮化镓、碳化硅）等特色芯片生产线。突破发展大尺寸硅单晶抛光片、外延片等关键基础材料，第三代半导体材料、低缺陷蓝宝石人工晶体等新型传感材料。11月河北省人民政府《河北省建设全国产业转型升级试验区“十四五”规划》发挥第三代半导体等比较优势，嵌入国内外产业链条、完善细分产业链，大力发展相关材料、部件、仪器、设备等制造业，提升整机、终端产品规模和市场竞争力，打造一批特色突出、优势明显电子信息制造业集群，部分领域达到国内领先水平。加快碳化硅单晶及外延材料、砷化镓、磷化铟和单晶锗等第三代半导体新材料研发及产业化。大力发展第三代半导体材料及器件、等产业。12月上海市经济和信息化委员会《上海市电子信息产业发展“十四五”规划》开展关键材料设计与制备工艺攻关，加速第三代半导体射频和功率器件等对传统硅器件的替代。12月山东省工业和信息化厅《山东省第三代半导体产业发展“十四五”规划》全文各地争相规划的背后，是对半导体产业的重视和新突破点的筹谋。第三代半导体产业市场正在加速前行，第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）发布的《第三代半导体产业发展报告（2020）》指出，未来5年将是第三代半导体产业发展的关键期，全球资本加速进入第三代半导体材料、器件领域，产能大幅度提升，企业并购频发，正处于产业爆发前的“抢跑”阶段。因此，地方政府和企业们也在新赛道上提速卡位，不过需要指出的是，目前半导体市场90%仍然是以硅材料为代表的第一代半导体，第三代半导体的市场份额不到10%，和一代二代形成互补，还需要继续攻坚和培育。

p　　在国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项以及深圳市孔雀团队的支持下，南方科技大学贺建奎教授的团队经过刻苦攻关，成功研发出具有完全自主知识产权的亚洲第一台第三代基因测序仪GenoCare并批量投产。/pp　　基因测序仪是基因行业上游的核心。我国的基因测序仪基本依靠进口，每年向欧洲、美国支付上百亿的试剂费用。目前全球应用最成熟的是二代基因测序技术，第三代基因测序技术正在兴起。贺建奎教授团队研发成功第三代基因测序仪GenoCare，是当今世界上准确率最高(准确率达99.9985%)的第三代测序仪，并且率先在全世界取得政府医疗器械证备案、初步实现产业化并已应用于临床检测。该测序仪开发出基于全内反射先进光学的技术，可检测到单个DNA分子的微弱信号，读取DNA序列编码，为健康和疾病提供解读和诊断信息，其技术水平在亚洲乃至世界都居于领先地位。/ppbr//p