新型半导体材料及器件制造属战略性新兴产业七个领域之一的新材料产业。作为新经济的重要战略构成，对国家重大科技发展、基础科学、信息产业等国民经济发展和军事建设有着重要的意义。利用西北地区原材料及电力资源丰富且价格低廉等优势，抢抓国际、国内第三代半导体产业起步发展阶段的历史机遇，大力发展新型半导体材料及器件产业，对于培育新的经济增长点，发展高新技术产业，推进经济转型升级具有重要意义。
一、发展新型半导体材料的必要性
（一）半导体材料发展沿革
半导体材料属智能共性基础材料和新型功能材料，其发展经历了从一、二代到三代的发展过程。第一代半导体材料主要是指硅、锗元素半导体材料，在集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用；第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，如砷化镓、锑化铟、三元化合物半导体等，主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料，被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。目前最新发展的是第三代半导体材料，其中发展比较成熟的是碳化硅和氮化镓材料，第三代半导体材料是今后半导体材料发展的方向，也代表了一个国家科技发展的水平。
（二）第三代新型半导体材料特征
1、性能优异。第三代半导体材料又被称为宽禁带半导体材料，亦被称为高温半导体材料，与一、二代半导体材料相比，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。
2、应用广泛。第三代半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料，在电力电子领域、微波射频领域、光电领域、激光及探测器方面有着广泛的用途，支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等电子信息产业的发展；在半导体照明、新一代移动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景，是支撑信息、能源、交通、国防等产业发展的重点新材料。
3、成长迅速。据预测，2020 全球半导体产业产值将达到 4000亿美元，在未来10 年，受到电源、太阳光电（PV）逆变器以及工业电动机的需求驱动，新兴的碳化硅和氮化镓功率半导体市场将以18%的速度稳步成长。在三个主要领域中：电力电子领域，第三代半导体功率电子器件的渗透率将由2016年市场占有率2 %上升至2024年的13%，复合年增长率19%；微波射频领域，2022年，市场规模将扩大至目前的1倍以上；光电领域，预计到2025年，全球LED照明产品的渗透率将由2015年的6%上升到接近40%，仅国内LED照明产品市场就将达到2000亿元以上的规模。
4、经济带动性强。产品运用广泛，产业链长，对相关产业的带动性强，能通过产业关联效应，形成具有极化效应和扩散效应的产业“发展极”，最终成为带动区域经济发展的增长极。未来几年，对产业转型升级、催生新的经济增长点将发挥重要作用。预计到2020年，国内第三代半导体技术应用将在节能减排、信息技术、国防三大领域催生上万亿元的潜在市场。
（三）国际、国内第三代半导体材料发展现状
近年来，第三代半导体材料因其优异的性能和广泛的应用，受到世界各国的重视，自2013年以来，美国、日本、欧盟等国家和地区均将其置于重要的战略位置，对其投入巨资进行支持；国内对第三代半导体材料的发展也非常重视，2013年科技部在863计划新材料技术领域项目征集指南中明确将第三代半导体材料及应用列为重要内容；2015年5月，我国建立第三代半导体材料及应用联合创新基地，抢占第三代半导体战略新高地。
（四）西北地区发展新型半导体材料的必要性
第三代新型半导体材料是半导体材料未来发展的方向，具有趋势引领作用，对一、二代半导体材料及延伸产业的发展具有带动作用。新型半导体材料及器件的生产电力需求大，对供电价格极为敏感。西部地域辽阔，矿产和电力资源丰富，优势明显。新型半导体材料涉及关联产业多、产业链条长，产业拉动能力巨大。发展新型半导体材料是西北地区促进经济结构调整、拉动经济增长的需要，也是承载丝绸之路经济带核心区建设的战略需要。
二、新疆新型半导体材料发展基础及优劣势分析
（一）产业发展基础
近些年来，西北地区，尤其是新疆凭借国土资源、风能、光照资源丰富等优势，着力培育新能源产业，已形成了高纯硅材料制造、硅棒/硅锭/硅片生产、光伏组件封装、光伏发电关键设备的开发生产能力，目前，金风科技、特变电工、众合铝业等一批龙头企业在新能源产业集群、风电、光伏产业、智能电网等领域形成一定规模，对半导体材料的应用和发展形成需求，已投产的多晶硅生产的企业有2家，多晶硅产能2万吨，其下游光伏系统整体制造水平和产品质量稳步提高，实现了规模化发展；通过相互带动作用，在上下游不断延伸产业链，产业集群效应已初见端倪；2016年，北京天科合达蓝光半导体有限公司在石河子布点设厂，主要产品为第三代半导体材料碳化硅晶元，年生产能力2万片；2016年5月，高新区（新市区）成立了半导体照明产业（LED）产业联盟，为产业发展奠定了基础。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（二）发展优势
1、原材料供应优势。目前，以新疆为代表的西北地区硅、石墨等矿产资源分布广泛，资源丰富，疆内从事工业硅生产的企业有13家，形成了工业硅产能100万吨、碳化硅产能50万吨的能力，能够充分保证原材料及工业半成品的需要。
2、电价成本优势。西北地区电力丰富，且价格低廉，据统计，2019年全国各省区市平均工业用电价格中，南北产业基地中的北京电价为0.81元/度，广东省电价为0.87元/度；而新疆电价为0.48元/度，仅为上述两地平均电价的57%，为全国最低。而半导体材料是高耗电产业，其制造成本90%是电力成本，可降低材料生产成本约35%，并可由此降低器件成本约15%。
3、特色产业及龙头企业支撑带动优势。新疆新能源产业集群、风电、光伏产业、智能电网等领域发展较早，在全国都具有一定比较优势，金风科技、特变电工、众合铝业等龙头企业经济效益良好，研发创新能力突出，已开始涉足新型半导体关联产业，对区域内新型半导体产业发展具有支撑带动作用。
4、政策环境优势。国家一带一路战略以及丝绸之路经济带创新驱动发展试验区建设赋予西北地区产业发展更多的政策支持；乌鲁木齐作为丝绸之路经济带的核心区的核心，产业优势、物流优势、政策优势叠加，为创新产业发展带来了难得的机遇。
（三）发展劣势
1、产业发展水平偏低。与内地沿海发达地区相比，新疆半导体产业企业数量少、产业链条短、产业聚集度低，整体发展水平还较低。
2、人才缺乏、科研能力薄弱。新疆经济、社会发展水平较低，对创新型人才的吸引力不足，尖端人才少，科研能力较弱。
三、发展重点、发展目标、线路图及前景
（一）发展重点
1、以第三代新型半导体材料碳化硅、氮化镓晶体材料的生产引领新疆整体半导体材料产业的发展；
2、大力发展半导体器件产业，尤其是技术和市场相对成熟、替代率高且见效快的半导体照明器件产业；
3、大力发展节能减排、信息技术产业，延伸电子信息产业链，形成集群发展。
（二）发展目标
力争西北地区在第三代半导体产业发展方面占得国际、国内先机，第三代半导体基础原材料及器件生产达到全国20%以上的市场份额；下游以LED照明器件为核心的产业及产业链引进一批重大企业和重大项目，形成产业规模，到2030年，西北地区以第三代半导体材料及器件生产为核心的新兴半导体材料及延伸产业达到全国10%以上的市场份额，产值达到1000亿元，并保持良好的增长态势。
（三）线路图及发展前景
建议西北地区各省区政府和具备条件的地州市、开发区立足优势，结合本地特色，整体布局电子信息制造产业，推进产业发展：
第一阶段：优先布局第三代半导体上游产业，着重推进与碳化硅、氮化镓相关制造工艺和工业化生产项目落地投产，用2-3年时间，引进和培育2-3家上游基础材料生产龙头企业，初步奠定半导体产业发展基础，形成年工业产值50亿元产业规模；
第二阶段：再用1-2年时间，逐步推进半导体照明器材、逆变器等节能减排产品，延伸电子信息产业链，培育不少于30家半导体延伸产业企业，其中产值超过5亿元企业1-2家，产值过亿元企业不少于5家，总体产业规模不低于100亿元；
第三阶段：到2030年，逐步形成节能减排、电力电子、微波射频等相关领域的产业布局，建立半导体电子信息产业园，完善产业链，形成集群发展，形成产业规模不低于200亿元。
四、近期工作重点
（一）争取国家、自治区产业发展的政策，支持西北地区新型半导体材料及相关产业发展，将一批半导体材料及器件生产项目布局西北地区，对当地半导体材料及器件产业发展给予特殊政策支持。同时，个省区制定特殊电价等扶持政策支持产业发展。
（二）提早开展西北地区第三代半导体材料及器件制造产业发展的调研和发展规划的编制工作。
（三）确定产业基地。选择在西北地区重点城市及周边地区发展第三代半导体材料及器件制造产业，重点选定重点城市经济技术开发区、高新技术产业开发区作为西北地区第三代半导体材料及器件制造产业基地，并安排有关区开展第三代半导体材料产业发展的研究工作。
（四）支持政产学研用合作并通过招商引资促进产业聚集。支持科研院所和有条件的企业合作开展半导体材料及器件的研发和产业化推进工作，共同推动西北地区新型半导体产业发展。瞄准国际、国内第三代半导体产业发展前沿，行业领先水平有针对性的开展招商引资，鼓励企业以商招商，形成产业聚集。
论文作者:马元杰
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6