新能源时代无锡功率半导体产业发展路径研究

张海燕 朱玉琨 崔娟娟 李蕾蕾 陈薇

摘要：隨着科技的不断进步，功率半导体器件成为电子领域的核心产品之一。新能源时代节能、环保成为我国各行各业发展的主要导向，其中，功率半导体器件核心技术的发展成为推动电子领域节能环保的主要趋势。本文以无锡功率半导体产业为例，分析了新能源时代无锡功率半导体产业发展现状和面临的挑战，结合当前研究成果，从建立科研平台、探索自主创新的发展路径、掌握关键核心技术和大力发展半导体产业人才培养四方面给出了建议，以期对无锡功率半导体产业发展以及我国集成电路产业发展具有指导意义。

关键词：新能源；功率半导体；人才培养；自主创新

中图分类号：TN305    文献标识码：A

Research on the Development Path of  Wuxi  Power  Semiconductor Industry in the New Energy Era

Zhang Haiyan1，2  Zhu Yukun1  Cui Juanjuan2*  Li Leilei1   Chen Wei1

• Wuxi Vocational College of Science and Technology  Jiangsu Wuxi 214029；

2.Guangling College， Yangzhou University   Jiangsu Yangzhou 225009

Abstract： With the continuous advancement of technology， power semiconductor devices have become one of the core products in the field of electronics. In the era of new energy， energy efficiency and environmental protection have become the main directions for development across various industries in our country. Among them， the development of core technology in power semiconductor devices has become a major trend driving energy conservation and environmental protection in the electronic field. Taking the power semiconductor industry in Wuxi as an example， this paper analyzes the current development status and challenges faced by the power semiconductor industry in the era of new energy. Combining with current research achievements， suggestions are provided from three aspects： exploring the development path of independent innovation， mastering key core technologies， and vigorously developing semiconductor industry talents. The aim is to provide guidance for the development of the power semiconductor industry in Wuxi and the integrated circuit industry in our country.

Keywords： new energy; power semiconductor; talent training; independent innovation

新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，即刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、风电能等。近年来，以风力和太阳能发电为主的新能源发展势头强劲，一场历史性的能源变革正在全球范围内孕育，中国也在这次能源变革中迎接挑战。

2020年，国务院印发了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》，提到要聚焦高端芯片、集成电路装备和工艺技术等关键核心技术研发，在高端封装测试、新一代半导体技术等领域，结合行业特点推动各类创新平台建设。新型集成电路作为国家的支柱性产业，是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量，不仅对国民经济和生产生活至关重要，而且对国家的信息安全与综合国力具有战略性意义。近年来，“新基建”逐渐成为中国经济的热门关键词。5G、新能源等“新基建”均涉及功率半导体等基础元器件，功率半导体器件成为“新基建”的“心脏”。功率半导体器件作为电能变换和处理的“CPU”，是实施电能传输、处理、存储和控制的关键所在，凡是用电的地方都离不开功率半导体器件或装置。在新能源时代，传统的功率半导体核心技术能否适应当前节能时代的新要求，传统的功率半导体各个环节的产业链能否保证新基建实现高质量、可持续的创新发展，是当前功率半导体器件产业面临的重要挑战[1]。

在中国集成电路产业中，江苏省的集成电路产业起步早、基础好、发展快，在中国集成电路产业有举足轻重的地位。在国家长三角一体化发展战略下，无锡作为长三角的重要组成部分，是集成电路产业创新发展的“先导区”，在前期取得了全国瞩目的成绩。2023年无锡提出的“465”现代产业体系明确指出， 集成电路是四大地标产业之一。产业布局空间以无锡市新吴区为核心，针对不同开发区的发展特点、区域优势和产业定位，分别发展不同类型地标产业，形成了完整的集成电路产业链，具有丰富的功率半导体产业内容[2]。

1  新能源时代无锡功率半导体器件产业现状和面临的挑战

近年来，全球功率半导体市场规模在稳步增长。中国的功率半导体行业发展起步相对较晚，技术实力、产品稳定性相较国际同行实力较弱，中高端产品大部分以进口为主。近几年，我国加快了自主创新的研发力度，不仅在政策上给予高度支持，在生产上也不断自我突破，功率半导体市场规模迅速增长，下游行业需求增加，尤其是中高端产品需求增加。

在当下新能源日新月异的时代，随着科技的不断进步和发展，功率器件作为电子领域的核心产品之一，在各行各业被广泛应用。无锡是我国较早形成集成电路产业链的地区，在上世纪八九十年代取得了全国瞩目的成绩。经过四十几年的发展，已经形成了从设计、封装、测试、材料、设备到服务的完整集成电路产业链[3]。聚集了海力士、东芝半导体等国际集成电路企业，本土的华润、芯朋等企业也快速发展。但是，无锡的功率半导体产业仍然无法摆脱国际竞争技术垄断的影响，导致近年来产业核心关键技术难以得到突破，与国外技术水平存在很大差距。如何发挥功率半导体产业优势，加快产业核心技术的自主创新是无锡功率半导体产业当前必须攻克的难题。另外，近年无锡功率半导体产业发展速度变缓，新能源时代下面临着很多来自于内部和外部因素的挑战。

技术创新的挑战：新能源时代，随着各种新技术的不断涌现，电子产业也迎来技术创新的新时代，功率器件产业需要时刻跟进，进行技术的研究和开发。同时由于技术创新所依赖的资金和人才资源及相关产业链还不够完善，给功率半导体器件产业的技术创新带来挑战[4]。

新能源时代产品降本增效的挑战：随着新能源时代的到来，如何在不影响品质和性能的前提下降低成本，提高效率是功率半导体器件产业面临的又一个挑战。

应用需求的挑戰：随着新能源应用领域的发展，对功率半导体器件的产品结构和适用性也是一个重要挑战。

专业人才储备不足的挑战：半导体产业属于技术密集型行业，对人才的知识背景、研究开发能力以及专业经验要求很高。国内功率半导体产业起步较欧美同行业较晚，具有全面的知识储备、丰富的研发技术和经营经验、符合该产业需求的人才较为稀缺，一定程度上抑制了功率半导体产业的进一步发展[5]。

功率半导体产业国际竞争力带来的挑战：国际领先企业经历了较长时期的发展积累，技术实力强、品牌知名度高，占据了全球主要市场份额。我国半导体产业起步晚，近年来在技术工艺方面虽然已取得了很大进步，具备了一定的竞争力，但仍存在很多行业痛点，比如无锡的功率半导体器件可靠性测试与分析，由于设备投资比较大，对人员技术能力要求高，面临可靠性测试产能不足的问题，必须依靠委外服务，对芯片的研发效率影响严重。因此，新能源时代下，提出自主创新对策对于无锡功率半导体产业发展具有非常重要的现实意义。

2  无锡功率半导体产业发展对策

2.1 建立科研平台是提高功率半导体技术服务能力的基础

随着集成电路产业的快速发展，芯片的可靠性测试和失效分析变得日益重要。然而，当前无锡高新区及周边区域半导体企业在可靠性测试方面面临着生产能力不足、设备投资高、人员技术能力不足等问题。同时，无锡高新区内90%以上的半导体企业需要通过委外服务来获得可靠性测试服务，这不仅会增加生产成本，还会对芯片研发效率造成严重影响。

因此，通过建立功率半导体器件科研平台，可以提高无锡高新区的可靠性测试等服务能力，满足半导体企业在产业链环节中的需求。平台通过整合校内外的半导体领域专家和技术人才，配备相关设备，不断提高为企业提供公共技术服务的能力。通过建立功率半导体科研平台，高新区内的中小型半导体企业可以得到更便捷、高效、低成本的相关技术服务，提高产品质量和竞争力；科研平台的建立还可以促进学术界和产业界之间的合作，推动功率半导体技术的创新发展。还可以为无锡高新区的中小企业提供技术支持和资源共享，促进产业协同发展，对推动无锡高新区半导体产业的发展、提升城市创新能力具有重要意义。更重要的是，科研平台的发展将有利于学习集成电路相关专业学生的培养，提升教师的科研和对外服务能力，最终反哺到教学，提升学生培养质量，从而向企业输送更优质人才。

2.2自主创新是新能源时代功率半导体产业的支撑

半导体产业是现代电子信息类产业的基础和核心，是科技革命和产业变革的关键引导力量，无锡市集成电路设计产业以中小型企业居多，面对先进技术的支持、产能的分配、资源议价能力存在巨大的难题。而功率半导体产业对地方经济发展贡献很大，且无锡半导体产业具有良好的产业基础和比较优势，对相关产业的牵引带动影响也很大。同时，由于功率半导体产业在信息技术发展过程中扮演着重要角色，为无锡新一代信息产业的发展起到支持和推动作用。半导体产业也是助推无锡产业转型升级、打造无锡经济发展的新动能和新增长点的抓手，更是产业强市战略的重中之重。可见，新能源时代必须开展功率半导体产业技术的创新发展研究，推动功率半导体各个环节的核心技术攻关，保证产业实现高质量、可持续的创新发展，以期未来能够实现超低损耗功率系统设计，为节能减排和绿色低功耗电子系统提供支撑。

2.3掌握功率半导体关键核心技术是国民经济、安全的保障

功率半导体是信息技术与先进制造之间的桥梁，是国民经济的重要基础，国民经济和国防工业都离不开它。新能源时代，世界各国对节能减排的需求越来越迫切，功率半导体器件已从传统的工业控制和4C领域迈向新能源、轨道交通、变频家电等诸多产业。但是，由于近年来中美贸易摩擦不断，美国千方百计打压中国半导体产业的进步，我国半导体供应链安全受到威胁，在如此恶劣的国际竞争环境下，如何更好地保护这一关系着国家信息技术发展命脉的产业，中国功率半导体产业实现国产化、自主化和创新化的关键核心技术才是出路，才能使部分功率半导体器件起到国产替代作用，全方面、全链条突破国外对技术的封锁，不仅对国防工业和国民经济至关重要，而且对国家的国防安全以及综合国力具有重要战略性意义。

2.4 大力发展功率半导体产业人才培养是前提

在国家政策的大力扶持和市场需求的强烈刺激下，中国功率半导体产业飞速发展，技术水平大幅提升，技术实力获得长足发展，多项技术取得重要突破，但在尖端技术层面仍然与国外发达国家存在较大差距，部分“卡脖子”技术依然受制于人，虽然政府相关政策密集出台，资金投入持续加大，但引导扶持的效果并不理想，无锡的功率半导体产业发展劣势依然存在，尤其芯片设计以及制造方面在技术上并未取得快速突破。因此，急需大量功率半导体专业人才进行核心技术攻关和突破[6]。

功率半导体产业属于高科技产业，对专业技术人才具有较高的要求，这方面人才来源主要有两个：一是国内本土培养，二是外部引进。根据产业快速发展需求，目前半导体行业内专业技术人才输送相对稀缺，远远不能满足半导体行业发展需求，因此，我国必须提高集成电路半导体专业人才培养力度。而且国内功率半导体行业目前处于瓶颈期，也难以吸引行业顶尖专业人才，因此，专业人才培养是功率半导体产业发展的前提，只有高端专业人才的加持，产业技术发展才有希望。如何在新能源时代下继续发挥无锡已有产业优势，依托无锡高新区雄厚的产业基础、人才引进、专业技术背景，合理化人才布局、大中专布局、专业院校布局等，深化“創新驱动、校企合作、产教融合”的人才培养模式，打造创新人才高地，找到一条持续快速发展的路径，是目前功率半导体产业发展首要解决的问题[7]。

结语

随着新能源时代的到来和科技的进步，功率半导体产业核心关键技术的发展迫在眉睫。我国是全球主要的电子信息制造业生产基地，也是全世界产业规模最大、发展最快的功率半导体市场，我国半导体产业在“十三五”期间取得了显著突破，而无锡一直以来是我国半导体产业发展的“排头兵”，如何在新能源时代继续发展已有产业优势，突破当前面临的困境，找到一条能持续快速发展的路径，提出自主创新的对策对于无锡功率半导体产业发展具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]丁潇君，房雅婷. “中国芯”扶持政策挖掘与量化评价研究[J]. 软科学，2019， 33（4）：34-39.

[2]傅启国， 曹坤，李腾，等. 江苏集成电路产业发展现状及高质量发展策略研究[J]. 科技和产业，2023，23（01）：52-57.

[3]杨道州，苗欣苑，邱祎杰. 我国集成电路产业发展的竞争态势与对策研究[J].科研管理，2021，42（5）：47-56.

[4]郝跃. 高效能半导体器件进展与展望[J]. 重庆邮电大学学报（自然科学版），2021， 33（6）：885-890.

[5]管开轩， 余江， 周建中， 等. 高水平科技自立自强下我国集成电路人才培养“痛点”与对策[J]. 中国科学院院刊， 2023， 38（02）： 324-332.

[6]侯群， 周颖，刘硕，等. 集成电路设计需求现状与人才培养对策分析[J]. 教育现代化， 2020， 7（09）：13-15.

[7]殷亚云. 中国集成电路设计业的发展展望[J]. 集成电路应用， 2020， 37（04）： 128-129.

基金项目：2023年无锡市科协软科学研究课题（KX-23-C125）；2021年江苏省教育科学“十四五”规划项目（D/2021/01/50）

作者简介：张海燕（1977— ），女，汉族，山西大同人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：半导体器件设计和制造工艺；朱玉琨（1989— ），男，汉族，山西晋城人，博士，讲师，研究方向：雷达信号处理；李蕾蕾（1980— ），女，汉族，云南昆明人，博士，副教授，研究方向：半导体器件可靠性研究；陈薇（1984— ），女，汉族，江苏如皋人，本科，副教授，研究方向：学生教育管理、创新创业教育。

*通讯作者：崔娟娟（1989— ），女，汉族，江苏东台人，硕士，讲师，研究方向：人工智能。