Šanghajský Lingang staví základy pro komercializaci polovodičů čtvrté generace

Lingang, nová rozvojová oblast na jihovýchodním okraji Šanghaje, sází na dlouhý technologický cyklus. Jeho přístup lze shrnout jednoduše: nejprve vybudovat zázemí a teprve potom čekat, až dozraje trh. Nejde tedy o tvrzení, že polovodiče čtvrté generace jsou připravené k okamžitému masovému nasazení. Cílem je vytvořit podmínky, díky nimž se perspektivní materiály dostanou z laboratoře k zákazníkům rychleji, až překonají technické a cenové překážky.18

Tři kroky předběžné přípravy

Čínská Šanghaj začala oblast systematicky podporovat v březnu 2024, kdy polovodiče čtvrté generace zařadila mezi prioritní směry rozvoje budoucích odvětví. Následovaly další dva kroky:

• Březen 2024: Šanghaj zahájila celkovou podporu materiálů, součástek, výrobních postupů a aplikačních scénářů.28
• Květen 2025: Lingang spustil první čínský průmyslový klastr zaměřený na budoucí odvětví polovodičů čtvrté generace.811
• Červenec 2026: místní úřad vydal první specializovaný akční plán pro budování tohoto klastru na období 2026–2028.116

Plán pracuje se dvěma hlavními technologickými větvemi. První tvoří polovodiče s mimořádně širokým zakázaným pásem, zejména oxid gallitý (Ga₂O₃), diamant a nitrid hliníku (AlN). Druhou představují polovodiče s mimořádně úzkým zakázaným pásem, například antimonid india (InSb) a antimonid galia (GaSb).1

Tyto materiály mohou najít uplatnění ve vysokonapěťové energetice, vysokofrekvenční komunikaci, hlubokém ultrafialovém záření, infračervené detekci, kvantových senzorech nebo elektronice pro extrémní podmínky.1

Do roku 2028 chce Lingang soustředit nejméně 50 souvisejících podniků a dosáhnout objemu odvětví přes 5 miliard jüanů. Záměrem není pouze přilákat firmy, ale vytvořit celý řetězec od materiálu přes zařízení, procesy a specializované vybavení až po koncové aplikace.1

Proč investovat ještě před vznikem trhu?

U polovodičů nestačí počkat, až bude hotový samotný materiál. Současně je nutné vyvinout návrh zařízení, výrobní procesy, vybavení, dodavatelský řetězec i konkrétní využití. Kdo začne až ve chvíli, kdy se objeví jasná poptávka, může podle šanghajských představitelů přijít o důležitý časový náskok.2

Riziko této strategie je však zřejmé. První veřejně popsaný výsledek s polovodičovým zařízením na bázi oxidu gallitého se objevil teprve v roce 2012. Šanghajský odhad založený na vývojové trajektorii polovodičů třetí generace říká, že praktické nasazení může přijít až po roce 2040.7

Lingang proto dnes buduje spíše investičně-pozorovací a inženýrsky ověřovací fázi. Během ní chce zjistit, které materiály a konstrukce mají skutečný potenciál, ověřit jejich výrobu v menším měřítku a navázat vztahy s budoucími odběrateli. K roku 2026 se v oblasti podle dostupných zpráv soustředilo více než deset firem zaměřených na materiály a zařízení pro oxid gallitý, diamant, nitrid hliníku a antimonidy. Ty představují více než polovinu relevantních podniků v celé Šanghaji.26

Oxid gallitý: vysoké napětí a slib nižších nákladů

Největší pozornost přitahuje oxid gallitý. Firmy v Lingangu jej spojují především se středně, vysoce a mimořádně vysokými napětími. V elektromobilitě a elektrických sítích s velmi vysokým napětím může podle jejich argumentace karbid křemíku, typický materiál polovodičů třetí generace, narazit u některých aplikací na limity odolnosti vůči napětí. Oxid gallitý by mohl být vhodný pro vyšší napěťové oblasti.49

Dalším lákadlem je výrobní cena. Oxid gallitý lze připravovat metodami využívajícími kapalnou fázi nebo taveninu, zatímco výroba karbidu křemíku je spojována s náročnějšími procesy v plynné fázi. Při velkosériové výrobě by se podle citovaných očekávání mohl objevit řádový rozdíl v nákladech.753

Tento údaj je ale třeba číst jako technologický předpoklad, nikoli jako již ověřenou tržní cenu. Komercializaci budou dál určovat kvalita krystalů, kontrola defektů, epitaxe, spolehlivost zařízení, výtěžnost výroby a dostupná kapacita.

Potenciál se neomezuje na výkonovou elektroniku. U budoucích vysokofrekvenčních komunikačních filtrů se stávající materiály mohou přibližovat fyzikálním limitům, což by mohlo výrobce systémů přimět hledat nové materiály a architektury.7 Diamant, nitrid hliníku a antimonidy zase míří k různým kombinacím vysokého výkonu, odvádění tepla, rádiové frekvence, hlubokého ultrafialového záření a infračervené detekce. Nejde však o jednu jednotnou cestu k sériové výrobě: jednotlivé materiály mají rozdílnou technologickou vyspělost i obchodní model.

Jak má司南 zkrátit cestu od výzkumu k výrobku

Klíčovou součástí strategie není jediná laboratoř, ale síť propojující výzkum, ověřování, výrobu, průmyslové partnery a kapitál.司南 Semiconductor Super Incubator se zaměřuje na čipy pro automobilový průmysl a polovodiče s širokým zakázaným pásem. Jeho model kombinuje přísun inovací, odborné služby, zdroje průmyslového parku, inkubaci s investováním a pobídky k následným investicím.3637

Jeho centrum pro konceptové ověřování polovodičů s mimořádně širokým zakázaným pásem pokrývá přípravu pokročilých materiálů, návrh zařízení, ověřování výrobních procesů, testování i posouzení trhu. U univerzitních a výzkumných projektů má současně prověřovat technickou proveditelnost a obchodní potenciál.37

V praxi se má postup změnit z jednosměrného převodu „výzkum–výrobek“ na průběžný cyklus:

1. výběr materiálu nebo zařízení s potenciálem,
2. laboratorní a prototypové ověření,
3. testování výrobního postupu,
4. propojení s reálnou poptávkou,
5. pilotní výroba a aplikační zkoušky,
6. komerční vyhodnocení a získání kapitálu.

Výzkumný tým tak nemusí čekat, až bude jeho výsledek zcela hotový, a teprve potom hledat zákazníka. Průmyslová poptávka může ovlivnit návrh zařízení už během ověřování.537

Do rané fáze vstupují také nové finanční nástroje. Pilotní mechanismus označovaný jako „přeměna dotací na investice“ má část veřejné podpory převést do formy bližší kapitálové investici. V roce 2025 podepsalo první takové dohody osm inovačních projektů.33 Zároveň byl ohlášen fond Lingang Qihang o velikosti 500 milionů jüanů pro seedové a začínající firmy v oblasti Lingangu. Dostupné zdroje jej ale popisují jako obecný fond pro rané technologické podniky, nikoli jako fond prokazatelně zaměřený výhradně na polovodiče čtvrté generace.33

Příklad týmu ze Šanghajské dopravní univerzity ukazuje, jak tento ekosystém funguje. Projekt Xinjing Energy, zaměřený na termoelektrické čipy, získal díky inkubátoru přístup ke kapitálu, čistým prostorám, vybavení, dodavatelům a průmyslovým scénářům. S podnikem Baosteel se připravovalo ověřování technologie pro využití průmyslového odpadního tepla.22 Případ ilustruje způsob podpory převodu výzkumu do praxe, sám o sobě však nepotvrzuje komercializaci polovodičů čtvrté generace.

Skutečná zkouška přijde v roce 2028

Úspěchem Lingangu nebude nutně to, že za dva roky začne masově vyrábět výkonové součástky na bázi oxidu gallitého. Pravděpodobnější metriky jsou hustá síť více než 50 firem, ověřené vzorky materiálů a zařízení, pilotní linky, aplikační demonstrace a stabilní vazby na investory i zákazníky.15

Výhoda tohoto přístupu spočívá v tom, že čas čekání na dozrání trhu mění na čas pro budování výrobních schopností a průmyslových vztahů. Nevýhodou je možnost, že technologický cyklus bude výrazně delší než politický plán a některé materiály zůstanou dlouho ve fázi laboratorních nebo malých pilotních zkoušek.

Pro Lingang proto nebude rozhodující předčasně oznámit vítězství. Rozhodující bude, zda dokáže pomocí skutečných testů, zkušební výroby a zpětné vazby od zákazníků průběžně vyřazovat slepé uličky a nejslibnější projekty převést do opakovatelného, prodejného produktu.