楊 斌

（科學技術部高技術研究發(fā)展中心，北京 100044）

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術興起，以及以5G 為代表的新一代技術實用化的加速推進，先進電子材料產業(yè)已形成支撐經濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎性和先導性的產業(yè)。近年來，隨著中國的快速崛起，中美貿易關系惡化，逆全球化趨勢漸顯。美國及西方國家對我國關鍵核心技術的斷供清單越來越多，對我國的高新技術產業(yè)的生存和發(fā)展形成巨大的威脅。高性能電子材料的斷供，會對許多電子信息產品的生產產生“卡脖子”威脅，使其呈現(xiàn)出高度的不確定性。

關于“卡脖子”問題，習近平總書記高度關注。早在2013 年9 月舉行的十八屆中央政治局第九次集體學習時，習近平就指出：“要采取‘非對稱’戰(zhàn)略，更好發(fā)揮自己的優(yōu)勢，在關鍵領域、卡脖子的地方下大功夫?！?在當前復雜嚴峻的國內外形勢下,高端制造業(yè)面臨的各類衍生風險不容忽視，這更要求我們嚴密防范與化解各種風險挑戰(zhàn)，在“卡脖子”技術領域取得更多突破，把產業(yè)發(fā)展的主動權牢牢掌握在自己手里。

國家“十三五”重點研發(fā)計劃—戰(zhàn)略性先進電子材料專項通過部署第三代半導體材料與半導體照明、新型顯示為核心，大功率激光材料與器件，以及高端光電子與微電子材料等重點領域的全產業(yè)鏈設計、一體化組織實施的創(chuàng)新研發(fā)，突破戰(zhàn)略性先進電子材料關鍵技術瓶頸，滿足我國在新一代信息技術、智能制造等領域對先進電子材料與器件的迫切需求，搶占未來產業(yè)發(fā)展制高點、支撐國民經濟創(chuàng)新驅動可持續(xù)發(fā)展的策略。對我國信息安全、信息產業(yè)健康發(fā)展和國防安全提供保障［1-2］。

專項的實施帶動了戰(zhàn)略性先進電子材料領域科技創(chuàng)新整體水平的提升，縮小了與國際先進水平的差距，部分關鍵技術和示范應用達到國際先進水平，培養(yǎng)和凝聚了一批高技術創(chuàng)新人才與團隊，帶動了科研基礎設施建設。專項產出的系列標志性成果，解決了部分“卡脖子”技術難題，有效的產業(yè)化轉化產生了良好的經濟效益，部分成果為國防裝備建設提供了關鍵技術支撐。但是，在高新技術迅猛發(fā)展的局勢下，以國內大循環(huán)為主體、國內國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局中，也必須清醒地認識到先進電子材料領域依舊存在被以美國為首的西方發(fā)達國家“卡脖子”的嚴峻情況，眾多產業(yè)的關鍵核心零部件和元器件仍依賴進口，制約了自主化進程［3］。因此，分析研判先進電子材料領域“卡脖子”技術的方法、并研究破解對策，對于支撐新一代信息技術的可持續(xù)發(fā)展、應對我國制造業(yè)面臨的嚴峻挑戰(zhàn)、滿足國防建設的迫切需求具有重要意義。

本文嘗試在對“卡脖子”技術的內涵與識別方法進行分析歸納的基礎上，以“十三五”國家重點研發(fā)計劃—戰(zhàn)略性先進電子材料專項實施方案與績效評價為對象［4］，研判并分析第三代半導體材料與半導體照明、新型顯示、大功率激光材料與器件、高端光電子與微電子材料等四個方向的“卡脖子”技術，并從國家政策、科技計劃部署等方面初步探討“十四五”時期破解先進電子材料領域“卡脖子”技術的對策。

1 “卡脖子”技術及研判方法

1.1 “卡脖子”技術及其基本屬性

“卡脖子”的原意是指用雙手掐住別人的脖子，多比喻抓住要害，致對方于死地。一是比喻在關鍵時刻發(fā)生的致命性的事情。最早見諸《人民日報》1974 年1 月3 日報道：“一九七三年七月以后，三十二天‘卡脖子’大旱，有些新造土地上的莊稼枯黃了”。二是指在工作進程中，因某一部位受限制或出問題而影響整體工作的情況。例如，《人民日報》1974 年12 月5 日的報道中：“唐家莊礦由于新井提升能力不足，遇到‘卡脖子’的困難，井下煤不能及時運上來”。雖然對于“卡脖子”技術的界定并沒有明確統(tǒng)一的標準，但從上述事件可以概括出“卡脖子”技術的主要屬性。一是“致命性”，如2018 年美國對中興通訊股份有限公司的產品生產所需的芯片禁運，導致了該公司的窒息性停止經營。二是“脅迫性”，如2019 年日本對韓國用于顯示屏制造的三種精細化學品的停止供應，致使韓國整個顯示產業(yè)陷于恐慌之中，雖然不會使產業(yè)立即停頓，但在可預期的未來沒有解決方案。目前我國的高純電子化學品、集成電路和高端裝備產業(yè)由于受到西方國家的封鎖禁運也是處于相同的處境。三是“商品性”，即一定是獲得了市場的檢驗和認可，達到行業(yè)領先水平，能夠進行交易的技術、原材料、零部件或系統(tǒng)軟件等，這是“卡脖子”技術的本質特征。因此，“卡脖子”技術往往是產品鏈上游的核心技術和關鍵零部件，是下游終端產品制造不可或缺的原材料或零部件。例如，沒有高端曝光機、光刻膠和核心芯片，高性能智能手機就無法生產。不提供或授權操作系統(tǒng)的使用權，計算機和手機等就不能正常使用。四是“壟斷性”，即可通過技術上的不可替代或難以復制、知識產權保護、或政治因素等對產品進行市場壟斷?！翱ú弊印奔夹g、材料、產品、工藝和裝備往往構成全球唯一供應鏈，通常被個別企業(yè)和國家壟斷。壟斷了這種技術的國家政府為了達到政治、經濟等目的，便可以利用其制約一個國家的高技術產業(yè)或企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展［5］。如果一個國家的企業(yè)或者產業(yè)對國外的技術依存度過高，關鍵核心技術受制于人，就很容易形成“卡脖子”的局面。例如美國聯(lián)合西方國家對華為的5G 芯片的斷供、對通訊產品的禁售就是技術和政治兩個方面的因素對企業(yè)進行的“卡脖子”壟斷。五是“原創(chuàng)性”，“卡脖子”技術具備獨特的原始創(chuàng)新技術特征，其技術含量高且復雜、下游企業(yè)掌握難度很大或不具備掌控能力。是上游企業(yè)基于對產業(yè)、市場和用戶的深刻理解洞察，長期孕育形成的，有獨特的市場價值，能夠解決重大的市場問題。需要穩(wěn)定的高水平技術團隊，遵循科學的流程、長周期投入開發(fā)。六是“戰(zhàn)略性”，“卡脖子”技術不只是關鍵原材料、關鍵工藝、關鍵裝備和關鍵檢測方法等生產要素，更是決定國家科技發(fā)展戰(zhàn)略與創(chuàng)新能力的關鍵技術［6］。首先，“卡脖子”技術優(yōu)先服從于國家戰(zhàn)略競爭領域的需求，是國家產業(yè)安全運行和可持續(xù)發(fā)展的關鍵核心，價值高且影響巨大，存在著“一卡就死”的技術特點［7］。例如核武器技術、航天技術、遠程彈道導彈技術、核潛艇技術、航空母艦技術、登月技術中涉及的先進電子材料具有很強的國家戰(zhàn)略屬性，這些能力決定了國家能否參與國際經濟與科技發(fā)展的創(chuàng)新鏈、產業(yè)鏈與供應鏈的競爭，影響國家嵌入全球價值鏈，以及國家在國際競爭中的科技話語權、意識形態(tài)、以及國際經濟地位等［8］。

此外，通常還有前瞻性、變革性、顛覆性以及“殺手锏”等不同類型的技術，但它們都與“卡脖子”技術具有不同的內涵。前瞻性技術是引領世界科技革命和各領域快速發(fā)展的技術，決定著世界科學技術的制高點，決定著國家快速發(fā)展和強盛的戰(zhàn)略部署，決定著世界發(fā)展的走向和經濟發(fā)展的命脈。顛覆性技術和變革性技術是指對已有傳統(tǒng)或主流的技術、工藝流程等進行一種另辟蹊徑的革新，對原有技術產生毀滅性影響，或產生革命性、突變性進步的技術，創(chuàng)新性強，但成熟度不高［9］。這三類技術不能形成重大的市場需求、產生重大經濟效益和使用價值，所以不是“卡脖子”技術。但對他們的研究、開發(fā)和運用是突破“卡脖子”技術的有效手段，可以在技術成熟或一定的時期內成為“卡脖子”技術。“殺手锏”技術與“卡脖子”技術具有相似的技術特性和戰(zhàn)略地位，能夠形成具有戰(zhàn)略威懾性的技術儲備［10-11］。上述各技術的比較如表1 所示。

表1 各類技術的屬性比較

1.2 “卡脖子”技術研判原則與識別方法

掌握“卡脖子”技術是確保產業(yè)技術安全、維護產業(yè)鏈正常運行的必然要求。能否有效解決“卡脖子”問題關系到能否保障國家政治穩(wěn)定和經濟安全，能否進一步提升國家技術水平和科技競爭實力，能否在國際競爭中占據(jù)有利地位。準確識別“卡脖子”技術可以為國家科研機構和企業(yè)等開展技術攻關或進行技術服務明確研究對象，更能夠消除發(fā)達國家技術壟斷帶來的影響，實現(xiàn)產業(yè)技術更新升級，推動社會經濟高質量發(fā)展的前提條件［12］。“卡脖子”技術的研判可遵循如下原則：

（1）獨特性原則。即“卡脖子”技術是不可變通、不可繞過、不可復制的，因此其在全球創(chuàng)新鏈、產業(yè)鏈、供應鏈和價值鏈的各環(huán)節(jié)占據(jù)關鍵核心地位，掌握“卡脖子”技術可使國家擁有科技話語權并在國際競爭中占有絕對優(yōu)勢。

（2）具體化原則。即“卡脖子”技術應是一個具有明確的功能、性能、使用范圍、形式和載體，并有別于尋常技術的方法及方法原理，并非只是一個籠統(tǒng)的概念。

（3）可評估原則。一項技術如果可以成為國家的“卡脖子”技術，那就說明國家對于這項技術的掌握程度與別國相比存在很大差距?；诰唧w化原則，這種差距可以通過適當方法進行評估判斷。

（4）可突破原則。“卡脖子”技術并不是可望而不可及的，必定可以制定追趕策略、破解方法和突破措施，然后通過一個可能較長的時間過程來攻克它。

基于上述原則，可以歸納出“卡脖子”技術的判斷方法主要由以下5個步驟組成［13-14］，如圖1所示。

圖1 “卡脖子”技術研判方法

（1）判斷產品的產業(yè)經濟和政治戰(zhàn)略是否安全。從實際情況來看，我國雖然一直強調基礎研究的重要性，但是具有國際視野和國家戰(zhàn)略思考的科學家和工程技術人員不多，能夠潛心原始創(chuàng)新研究的定力不夠，產出的原始創(chuàng)新技術不多，導致發(fā)展成為產業(yè)關鍵核心技術困難，所以新技術產業(yè)對外依存度過高，這些技術最有可能被卡住脖子。

（2）判斷產品的關鍵核心技術、原材料和零部件是否有替代的可能性。從產業(yè)層面看，關鍵核心技術通常表現(xiàn)為產業(yè)共性技術［15］，需要連接市場需求，是產業(yè)鏈中必不可少的一環(huán)，它是突破整個產業(yè)發(fā)展中技術瓶頸的關鍵。只有符合關鍵核心技術的標準才具有“卡脖子”的可能，如果在全球產業(yè)鏈中可以尋找到關鍵核心技術的可替代路線，或者可以通過國際貿易多渠道獲得該技術，那么供給方就不可能形成真正的壟斷，談不上有“卡脖子”問題。

（3）判斷制造產品的技術、原材料和零部件是否存在供方的專利壟斷。如果產品技術沒有專利技術保護、或者有措施突破其壟斷保護，其“卡脖子”的程度就不會很大；但若是相關技術、零部件和材料等是全球范圍內收到專利保護的，且我們必須遵守知識產權保護規(guī)則，意味著存在技術壟斷的可能，就會對企業(yè)發(fā)展和國家經濟安全造成較大的威脅。

（4）判斷產品核心關鍵技術是否形成壟斷。核心技術往往具有唯一性、壟斷性，攻克難度大小的判斷標準是我國與世界前沿技術的差距［16］。如果技術攻克難度小，當遭受技術斷供威脅時，我國也能集中力量在較短時間內實現(xiàn)技術自給，不會成為“卡脖子”技術；如果技術攻克難度大，一旦技術供給方實行壟斷，而我國難以在短期內實現(xiàn)技術突破，那么必將面臨“卡脖子”問題。

（5）判斷產品技術在全球供應鏈中是否被壟斷。如果產品技術、原材料和零部件在全球供應鏈中并不能完全被供方壟斷，即使存在技術壟斷程度高與攻克難度大的情況，也不會對國家安全與社會經濟發(fā)展產生重大影響；如果完全被壟斷，就有產生“卡脖子”的可能，將有可能對國家安全與社會經濟發(fā)展造成致命沖擊［17］。

基于上述模型，對滿足上述原則的“卡脖子”技術可以進一步構建其評估指標體系和相關權重，見表2。

表2 “卡脖子”技術的評估指標體系及權重

2 先進電子材料領域“卡脖子”技術研判與分析

可以將我國先進電子材料領域對西方國家的“卡脖子”技術分為三種不同的依賴程度。一是必須使用國外技術，我們完全不掌握且沒有可替代的技術。一旦被“卡脖子”，依賴這些關鍵技術、原材料或零部件生產的企業(yè)會直接帶來產業(yè)鏈斷裂的后果。二是西方發(fā)達國家掌握核心技術、具有很大的產品性能和占領市場的優(yōu)勢，能夠在關鍵時間點上對我國的高技術產業(yè)安全造成嚴重影響。而我們具有較好的研發(fā)基礎，但沒有形成生產力，通過組織集中攻關能夠制造出替代品，或者擁有在一定程度上降低終端產品的性能的替代品，就可以在較短時間內解決產業(yè)安全問題。三是我們擁有替代技術，只是由于知識產權束縛或市場原因沒有進行生產性驗證，這類技術只要完成產品生產工藝中的匹配性驗證，就能迅速成為替代品，這種情況對我國產業(yè)的威脅是有限的。

針對上述三種“卡脖子”情況，厘清哪些在我國是空白、沒有替代技術；哪些是為我們有一定基礎、經過完善技術就可以在一定程度上轉化為應用優(yōu)勢；哪些是我們有技術儲備，能夠很快替代國外產品，制定出相應的基礎研究、應用技術研究和產業(yè)化應用的科技政策和策略。電子材料是現(xiàn)代電子工業(yè)和科學技術發(fā)展的物質基礎，由于產品種類多、技術門檻高、更新?lián)Q代快、專業(yè)性強等特點，電子材料的質量和水平直接決定了元器件和整機產品的性能。

“十三五”國家重點研發(fā)計劃 — 戰(zhàn)略性先進電子材料專項設置了4 個研究方向，包括第三代半導體材料與半導體照明、新型顯示、功率激光材料與器件，以及高端光電子與微電子材料。研究內容與國家重大需求、亟需解決的重大科學問題、核心關鍵技術等密切相關。其中，第三代半導體材料是電力電子器件、射頻功率器件、半導體照明等技術的“核芯”，屬于戰(zhàn)略必爭的高新技術；新型顯示產業(yè)是信息顯示和我國全面推進“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略的基礎硬件設施保證；激光材料與器件具有重要的戰(zhàn)略意義并可支撐高端先進制造；新一代光電子材料是構建下一代互聯(lián)網(wǎng)絡的關鍵材料。

按照“卡脖子”技術基本屬性、技術方向與研發(fā)生產要素三個維度，對先進電子材料“卡脖子”技術進行研判，梳理出四個方向的“卡脖子”技術典型案例，如圖2 所示。

圖2 先進電子材料領域“卡脖子”技術典型案例

2.1 第三代半導體材料

第三代半導體材料是電力電子器件、射頻功率器件、半導體照明等技術的“核芯”，屬于戰(zhàn)略必爭的高新技術，其優(yōu)越的性能和在國民經濟、國防安全、社會民生等領域的廣泛應用，成為國際社會科技競爭的焦點之一。當前，我國已建和在建全球最快運營速度、最長運營里程、最佳效益的高速軌道交通。然而，決定著上述高端裝備的關鍵性能的核心芯片及其材料都被國外公司壟斷，其中涉及功率處理單元的功率芯片大部分都依靠進口。一旦國外對我們進行技術封鎖和芯片、材料禁運，我國高速軌道交通的發(fā)展將受到嚴重制約。

高導電型碳化硅單晶襯底材料和中低摻雜、厚外延碳化硅外延材料是高速列車電機驅動裝置的關鍵核心材料。國際上碳化硅（SiC）外延片目前已實現(xiàn)了6 英寸的大批量商業(yè)化產品，8 英寸產品也已出現(xiàn)［18］。目前已經開發(fā)出低缺陷密度6 英寸SiC N 型襯底，微管密度（MPD）低于1 個/cm2。SiC 外延片方面，實際用于器件生產的N 型外延片的最大厚度約50μm(研發(fā)厚度150μm 以上)，而P 型外延片仍然處于研發(fā)階段，研發(fā)的最大厚度達到150μm，少數(shù)載流子壽命提高至6.5μs［19］。在國內，SiC 襯底仍然以4 英寸為主，已實現(xiàn)微管缺陷密度低于1 個/cm2，6 英寸襯底已開始小批量供貨。國內已開始小批量生產6 英寸SiC 外延片,表面缺陷密度和位錯缺陷密度仍然較高，有待進一步降低［20］。實際用于器件生產的N 型外延片的最大厚度約30μm(研發(fā)厚度約100μm)，而P 型外延片仍然處于研發(fā)階段，研發(fā)的最大厚度僅30μm，且少數(shù)載流子壽命僅1μs。

5G 通信基站及終端對6 英寸高純半絕緣SiC 襯底材料有迫切需求，國外嚴格禁運。美國CREE 公司為全球最先進的SiC 襯底生產商，該公司已經實現(xiàn)6 英寸高純半絕緣SiC 襯底商業(yè)化批量生產，另外美國II-VI 公司也實現(xiàn)6 英寸摻雜半絕緣SiC 襯底的批量生產［21］。SiC 襯底材料是未來新能源和5G通信領域中GaN 器件的基石，被卡后影響SiC 襯底GaN HEMT 材料的生長和發(fā)展，SiC 襯底GaN HEMT材料主要用于GaN 射頻器件的制造，應用在5G 宏基站、毫米波小基站、相控陣雷達及微波通信領域，被卡后會延緩5G 基站的建設速度和行業(yè)的發(fā)展速度［22］。國內起步較晚，跟國外相比差距較大，近幾年在各方的努力下，取得了較大的進步。山東天岳、山西爍科、河北同光、天科合達已經開展6 英寸高純半絕緣SiC 襯底材料的研究工作，實現(xiàn)少量樣品加工，距離大規(guī)模生產還有一定的差距［23］。

2.2 新型顯示

新型顯示產業(yè)是我國全面推進“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略的基礎硬件設施保證，我國尚未完全掌握超高清成像芯片材料器件前端技術及其相關的產品，如發(fā)光材料、控制芯片、工藝裝備等方面。如果掌握這些技術和產品的國家及相應的廠商不準或不愿意提供或銷售給中國，將嚴重影響我國顯示全產業(yè)鏈安全。以蒸鍍有機發(fā)光二極管（OLED）紅綠藍發(fā)光材料為例，全球蒸鍍OLED 材料的專利基本被韓、美、德、日等國家企業(yè)所掌控，知名企業(yè)包括UDC、陶氏化學、出光興產、Merck、SDI、LG 化學、SFC、德山等，蒸鍍紅、藍、綠三種顏色的蒸鍍OLED 發(fā)光材料均已量產，并實現(xiàn)全色顯示［24］。OLED 載流子注入、傳輸材料生產主要還集中在韓國、日本、德國和美國廠商手中，主要為德山金屬、LG 化學、三星SDI、日本東麗、保土谷化學、默克、陶氏化學、JNC 等，這些廠商經過多年的發(fā)展已經形成了較完整的產業(yè)鏈，基本上都有對口合作的、穩(wěn)定的 OLED 前段材料供應商。

我國OLED 材料企業(yè)以仿制或者技術含量較低的中間體和單粗體產品為主，供應給韓國、日本、美國、德國廠商，蒸鍍OLED 紅綠藍發(fā)光材料和載流子注入、傳輸材料嚴重依賴進口［25］。一旦國外限制出口，會引發(fā)國內新型顯示產業(yè)危機，嚴重威脅新型顯示產業(yè)的安全發(fā)展。鼎材科技、三月光電、奧來德、華睿、阿格蕾雅、瑞聯(lián)、惠成、西安瑞聯(lián)等已開展相關材料自主研發(fā)，已經部分突破蒸鍍OLED 材料國外專利的封鎖［26］。

2.3 大功率激光材料與器件

激光材料與器件具有重要的戰(zhàn)略意義并可支撐高端先進制造。應用于壓縮脈寬器件（半導體可飽和吸收鏡）和激光器泵浦源半導體激光材料仍是“卡脖子”技術。國外深入研究了InGaAs 可飽和吸收材料載流子動力學，開發(fā)了低溫生長，摻雜，質子轟擊，離子注入，缺陷誘導等一系列有效減小InGaAs材料載流子壽命的技術，獲得載流子壽命＜500fs 的InGaAs 材料，有效實現(xiàn)飛秒級激光脈沖輸出。優(yōu)勢單位有德國BATOP 公司、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院、芬蘭坦佩雷理工大學、新加坡南洋理工大學。中科院半導體所成功研制了InGaAs 可飽和吸收材料，獲得脈沖寬度＜10ps 的超快激光脈沖。因國內起步晚，研究單位少，InGaAs 可飽和吸收材料性能與國外有較大差距，以跟蹤仿制為主，因此國內超快激光器制造商普遍采用德國BATOP公司的產品作為鎖模器件。如果德國BATOP 公司停止為我國供應InGaAs 可飽和吸收材料的SESAM 器件，我國超快激光器制造商將無鎖模器件可用，很可能造成生產停滯［27-28］。

近年來，國外針對大功率808nm 垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）材料的研究持續(xù)展開。通過頂發(fā)射結構、襯底去除和串聯(lián)封裝等工作改善了808nm VCSEL 材料的熱特性，實現(xiàn)了最大光電轉換效率達到50%和kW 級的峰值輸出功率，有效的提高了材料對固態(tài)激光器的泵浦效率。國內對大功率808nm VCSEL 材料的研究起步較晚，目前只有中科院半導體所、中科院長春光機所等少數(shù)科研單位開展了相關研究，研究主要集中在有源區(qū)的理論設計和大口徑的單管VCSEL 和小型陣列研究方面，對于可實用的大尺寸VCSEL 二維陣列研究亟待推進。由于大功率808nm VCSEL 材料是作為緊湊化固態(tài)激光器泵浦源的關鍵材料。缺乏相關的研制能力會導致我國在武器裝備，電子對抗，空間及深海激光通信等領域缺少重要的研發(fā)材料［29］。

2.4 高端光電子與微電子材料

高端光電子與微電子材料是發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)絡與人工智能的關鍵材料。高純度稀土材料等器件很多還依賴進口。專項在CMP 拋光材料、光刻膠、電子封裝材料、高純超凈試劑、特種氣體、印刷線路板材料及配套化學品、液晶及配套材料等高端電子化學品方面仍投入不足，高端電子化學品被譽為精細化工皇冠上的明珠，但生產工藝要求高，材料純度最高為G5 級，我國產品質量處于G2、G3 級，市場基本被國外壟斷，是影響我國集成電路和其它半導體器件等支柱產業(yè)的重要材料。

傳感器是人類獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段，是當前推動經濟社會各領域從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化加速躍升所必須的物聯(lián)網(wǎng)基礎器件。與歐美、日韓等傳感器設計與制造強國相比，我國對于硅基薄膜傳感器材料的研究投入較少，嚴重制約了低功耗、高可靠、高性能、易于集成的傳感器的發(fā)展，限制了移動智能終端的大數(shù)據(jù)獲取能力。隨著人工智能技術持續(xù)創(chuàng)新與社會經濟的深度融合，人工智能產業(yè)已上升為國家戰(zhàn)略，智能傳感器正成為各個發(fā)達國家競相角逐的技術高點之一。我國在硅基成像芯片、壓力和溫度傳感器的敏感材料和制備工藝自主研發(fā)能力較強，結合人工智能算法技術的突破，在人工視覺、聽覺和觸覺系統(tǒng)的性能已達到甚至超越了人類，但針對生物、化學分子檢測的硅基傳感器尚未取得規(guī)?；瘧茫舾胁牧匣A理論和晶圓級硅基兼容制造技術與國外相比起步較晚。由于生化傳感器芯片是事關國家安全和人民生命健康的戰(zhàn)略性基礎元器件和關鍵核心技術，一旦國外封鎖禁運，將導致我國在人工智能對抗中處于不利局面［30-32］。

3 先進電子材料領域“卡脖子”技術對策分析

3.1 國家政策建議

（1）建立具有活力的科技創(chuàng)新環(huán)境。當前我國科技界尤其需要摒棄不良的實用主義、急功近利、追逐潮流、趨熱避冷的偽科學文化；通過發(fā)揚腳踏實地、尊重科學、尊重人才等客觀規(guī)律，構建良好健康的科技創(chuàng)新文化的大環(huán)境。

（2）始終把科技創(chuàng)新擺在國家戰(zhàn)略發(fā)展全局的核心位置。要堅定不移和持之以恒地實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略。堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。強力推進以科技創(chuàng)新為核心的全面創(chuàng)新，使我國在科學、技術和工程等領域的開發(fā)能力快速進步。

（3）突破“卡脖子”技術還需要系統(tǒng)思維。習近平總書記指出：“基礎研究是科學體系的源頭，是所有技術問題的總機關?！边@就要求我們真正把基礎研究水平看作國家科技實力的根基，作為關鍵核心技術突破的源頭。

（4）破解卡脖子技術要改變從“追趕”戰(zhàn)略向“領先”戰(zhàn)略的轉變。要下更大力氣，要更加重視凝練解決生產實踐中的科學問題，要引導更多的科學家開展目標導向的應用基礎研究，來突破國家發(fā)展和安全的難題。

（5）培養(yǎng)具有創(chuàng)新殺手锏技術的科技人才。習近平總書記指出：“發(fā)展是第一要務、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力?！比瞬攀钱斀駮r代最核心的競爭力，人才就是未來，要匯聚人才，用好人才，營造良好的技術人才成長成才環(huán)境，引導技術人員端正工作態(tài)度，樹立正確的價值觀、學術觀，培養(yǎng)造就一批具有國際水平的戰(zhàn)略科技人才、科技領軍人才和創(chuàng)新團隊。要高度重視青年科技人才成長，建設高效精干的科研人才隊伍，高效、有力地發(fā)揮技術人才在國家科技創(chuàng)新體系中的重要作用，使他們成為鍛造“殺手锏”技術與突破“卡脖子”技術的關鍵力量［11,33］。

3.2 科技計劃部署建議

（1）發(fā)力“跟跑”，持續(xù)“并跑”，再創(chuàng)“領跑”。從根本上解決核心技術受制于人的狀況，是突破“卡脖子”技術的根本之策。對于“領跑”的領域，要進一步擴大領先優(yōu)勢；在“并跑”領域，要找到突破點，加速形成領先優(yōu)勢；在“跟跑”領域，要創(chuàng)造新的比較優(yōu)勢，努力彎道超車。

（2）國家要在戰(zhàn)略需求層面明確“卡脖子”技術清單。通過厘清“卡脖子”技術的清單，明確清單技術的重要性、與國外的差距、研發(fā)的難度等采取不同的戰(zhàn)略。對于與國外差距不太大、在一定的時間內有望實現(xiàn)“并跑”甚至“領跑”的技術，主要采取“短平快”戰(zhàn)略，加大投入，集中資源攻克；對于研發(fā)難度很大、長時間難以攻克的技術，主要采取“非對稱”戰(zhàn)略，找出新的技術路線；對于技術的重要性不太大且與技術供給方有技術和經濟相互依賴關系的技術，主要采取防斷供戰(zhàn)略。

（3）在主要行業(yè)和重點領域掌握關鍵核心技術，占領科技的制高點，培養(yǎng)具有工匠精神的隱形冠軍企業(yè)。專項在“十三五”的部署也還有需要加強的技術方向，一是對基礎工藝的研究。二是部分關鍵核心技術與裝備核心器件?！肮そ尘瘛钡暮诵膬群蔷媲缶半[形冠軍”企業(yè)的共同特點是擁有高素質的技術人才和工程師，有良好的技術傳承，注重創(chuàng)新研發(fā)，將“工匠精神”發(fā)揮到了極致。當下，我國正處于制造業(yè)轉型升級的關鍵階段，亟需培育一批關鍵行業(yè)內的“隱形冠軍”企業(yè)，彌補我國在某些產業(yè)鏈的弱項環(huán)節(jié)，邁向產業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)，提升中國制造業(yè)整體創(chuàng)新能力，防止再次出現(xiàn)技術行業(yè)“卡脖子”現(xiàn)象。

（4）加快加強反制性技術研發(fā)投入，以反制技術化解卡脖子技術，把領先技術變成反技術。習近平總書記強調：“核心技術、關鍵技術，化緣是化不來的，要靠自己拼搏?！贬槍Ξa業(yè)薄弱環(huán)節(jié)，實施好關鍵核心技術攻關工程，在產業(yè)優(yōu)勢領域精耕細作，搞出更多獨門絕技，發(fā)揮“新型舉國體制優(yōu)勢”這一我國的顯著優(yōu)勢，是拆解“卡脖子”，打好關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)的重中之重。加強國際交流合作，勤于和善于學習世界先進技術、借鑒相關經驗，結合自身創(chuàng)新創(chuàng)造，取得更多成果。

（5）針對不同技術領域卡脖子技術，科技計劃部署要有不同的機制體制；研發(fā)全新“無人區(qū)技術”。通過優(yōu)化學科布局和研發(fā)布局，支持新興學科、冷門學科和薄弱學科的發(fā)展，特別是要推動學科交叉融合和跨學科研究。在前沿領域，要布局建設一批基礎學科研究中心，破解影響國家安全的卡脖子技術，實施現(xiàn)有技術基礎上的升級換代技術［34］。要制定實施戰(zhàn)略性科學計劃和科學工程，強化應用導向的基礎研究，完善共性基礎技術供給體系。要加快組建國家實驗室，重組國家重點實驗室體系，打造體系化的戰(zhàn)略科技力量。

3.3 高校、企業(yè)、研究院所的主要應對措施

（1）高校和研究院所要鼓勵電子材料與多學科交叉融和。當前新興學科不斷涌現(xiàn)和前沿領域不斷延伸導致了單學科內部循環(huán)的科研組織方式已不再適合對重大問題的研究。組建國家級交叉學科群和科技攻關團隊，布局一批體量容量更大、綜合集成性更強的國家實驗室，以學科交叉融合催動原創(chuàng)性、系統(tǒng)性、引領性研究取得突破。

（2）高校和研究院所要鼓勵電子材料學科與其他學科協(xié)同創(chuàng)新。開展跨學校、跨學科、跨領域、跨國界的協(xié)同創(chuàng)新，優(yōu)化研究資源配置，服務關鍵核心技術創(chuàng)新需求。在本科教學階段和研究生教學階段均要重視理論聯(lián)系實際，做好科研成果轉化，特別要找準促進高?？萍汲晒D化的著力點，完善科研成果、知識產權等歸屬及利益分配機制，調動各方共同參與攻關的積極性。改進電子材料學科評價體系?；A研究領域以同行學術評價為主，引入國際同行評價；應用研究和技術開發(fā)領域重在市場評價，由用戶、市場和專家等相關第三方評價。

（3）化解電子材料研究導向和國家需求之間的矛盾。采取“專事專議”“聯(lián)合破題”的形式，探索能夠差異化、個性化滿足不同創(chuàng)新主體訴求的動態(tài)協(xié)同激勵機制，推動形成聯(lián)合攻關的強大合力。

（4）改善企業(yè)創(chuàng)新原動力缺失的弊端。改變喜歡“購買”而不喜歡“制造”的局面，追求處于行業(yè)頂端的地位，用最好的技術打造最好的產品。要改變國有企業(yè)由于處于天然壟斷行業(yè)而導致的外部競爭性動力天然缺失，業(yè)績考核創(chuàng)新激勵機制缺失，創(chuàng)新的戰(zhàn)略眼光與可持續(xù)創(chuàng)新動力缺乏的局面；發(fā)揮民營企業(yè)在電子材料產業(yè)的顛覆性核心技術創(chuàng)新過程中的主導作用，基于市場導向型的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)家精神來驅動未來產業(yè)的技術迭代升級。進而提升央企在電子材料研究領域的創(chuàng)新引領能力和民營企業(yè)的自主創(chuàng)新能力這兩種“關鍵能力”，突出央企引領作用建設創(chuàng)新型領軍企業(yè)和壯大產業(yè)集群帶動民營企業(yè)創(chuàng)新能力建設兩方面舉措。

3.4 預期成效分析

電子材料行業(yè)內的“卡脖子”問題。既有政策技術原因，也有社會經濟層面的因素，因此，在“卡脖子”技術的攻克上要充分發(fā)揮我國社會主義制度優(yōu)勢，整合國內資源，作出優(yōu)先部署，集中力量對“卡脖子”技術進行點對點突破；同時也要徹底解決“卡脖子”的根源—基礎理論研究薄弱。通過政策技術和社會經濟的調整，預計可以達成以下幾個方面的成效：

（1）建立以高校和研究院所為主體的電子材料創(chuàng)新研究體系。高校應當發(fā)揮學科門類齊全、科技人才聚集、基礎研究厚實等獨特優(yōu)勢，努力瞄準世界科技前沿，加強對關鍵共性技術、前沿引領技術、現(xiàn)代工程技術、顛覆性技術的攻關創(chuàng)新，在服務國家實現(xiàn)關鍵核心技術自主可控、牢牢掌握自主創(chuàng)新主動權方面擔當重要責任。

（2）建立以具有國家責任的企業(yè)為主導的電子材料產業(yè)技術開發(fā)共同體。不論是在計劃經濟時期，還是社會主義市場經濟時期，企業(yè)都是政府有效參與經濟建設與治理的重要組織載體，是新時代推動國家治理體系與治理能力現(xiàn)代化的重要微觀主體［16］。

（3）建立以科研院所、高校和企業(yè)深度融合的關鍵核心技術聯(lián)合研發(fā)機制。在部分具備商業(yè)化前景的關鍵領域，大力實施軍民協(xié)同戰(zhàn)略，采取項目制的形式，推動形成以軍工企業(yè)和大型國有企業(yè)主導、民營企業(yè)參與等融通創(chuàng)新的新模式，組建面向“高效+研究院所+企業(yè)”的創(chuàng)新聯(lián)合體。

（4）構建面向電子材料“卡脖子”技術的強協(xié)同與弱耦合的創(chuàng)新生態(tài)圈。通過努力實現(xiàn)國有企業(yè)和民營企業(yè)之間的產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、價值鏈的分工協(xié)作體系，建構面向多類創(chuàng)新主體、創(chuàng)新要素與創(chuàng)新機制協(xié)同耦合的創(chuàng)新共同體。

4 總結

本文立足于先進電子材料領域，對第三代半導體材料與半導體照明、新型顯示、大功率激光材料與器件、高端光電子與微電子材料四個主要方向的“卡脖子”技術進行了分析。首先，闡述了“卡脖子”技術的特征及內涵；其次，提出了一系列完善的“卡脖子”技術識別方法及步驟，并利用此方法對電子材料領域的技術性問題進行了整理歸納；隨后，又分別針對材料、工藝、器件、裝備、軟件這五個方面的典型“卡脖子”技術問題，分析了國內外的現(xiàn)狀以及差距；最后，從政策建議、科技計劃部署、高校、企業(yè)及研究所等多個層面提出了建議和措施，并分析了預期的成果。本文旨在探索“卡脖子”技術問題的攻關和突破的路徑，為我國能在“十四五”的新征程中搶占世界科技創(chuàng)新的制高點提供策略和指引。