华洲资讯
您所在的位置:华洲资讯>科技>5G、新能源产业的另一面:化合物半导体正快速崛起
5G、新能源产业的另一面:化合物半导体正快速崛起
更新时间:2019-11-12 18:00:55   浏览次数:1747
[摘要] 据悉,这次itc发起的337调查由美国格罗方德公司于8月26日提出,当时,格罗方德指控台积电侵犯了其16项专利,涉及芯片制造的各个方面,其中台积电的7 nm、10 nm、12 nm、16 nm和28

苹果新产品发布后,虽然再次受到外界对缺乏创新的批评,但“浴霸”三枪仍然让许多消费者“真香”,而两年前推出的面孔id被称为苹果的最后一次创新,让手机制造商们纷纷效仿。也是因为面子问题,苹果公司拉起了上游vcsel产业链,复合半导体以全新的方式“横扫”了消费者市场。

与此同时,随着5g商业化的快速推进,化合物半导体作为5g关键电子元件的一部分,再次走到了前沿,引发了新一轮的行业洗牌和转型。

硅谷以硅命名,因为硅是一种重要的半导体材料。当硅材料取代重电子管时,英特尔、苹果、高通、TSMC和三星利用这种情况,集成电路的突破造就了这些技术巨头。

目前,世界上95%以上的半导体芯片和器件都是用硅片作为基本功能材料生产的。然而,在电子半导体的另一侧,以砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)、碳化硅(sic)等为代表的化合物半导体正在快速增长。

光纤通信、手机无线通信系统、三维识别vsecl泛光灯、自驱动毫米波雷达、5g基站射频模块...新应用场景的出现是化合物半导体大规模应用的催化剂。

化合物半导体(compound semiconductor)的概念非常简单,即一种由化合物组成的半导体材料,通常由两种以上的元素组成,因此它有许多组合,带来更多的想象空间。

目前,硅基半导体在工业上被称为第一代半导体材料,而化合物半导体包括第二代和第三代材料。第二代主要以砷化镓(gaas)为代表,而第三代半导体材料包括碳化硅(sic)、氮化镓(gan)、金刚石等。因为它们的带隙(带隙)大于或等于2.3电子伏特,所以也被称为宽带隙半导体材料。

资料来源:半导体行业观察

与硅基半导体相比,化合物半导体具有最显著的高电子迁移率特性,因此它们适用于高频和高功率传输,并适用于射频器件、光电器件和功率器件的制造。硅半导体主要用于逻辑器件、存储器等。从这个角度来看,化合物半导体是硅器件的延伸,而不是替代品。这两者构成了当前的电子和智能时代。

例如,5g具有高频率、短传输距离和高功率要求,这给基站和终端的应用场景带来了新的挑战。通信组件和电子设备必须适应高频、高温和高功率环境。氮化镓因其体积小、功率高,目前是5g基站pa(射频功率放大器)最合适的材料。然而,前几代通信技术的射频模块材料被砷化镓包裹,砷化镓也是智能手机中功率放大器的主要半导体材料。可以想象,化合物半导体材料的发展前景非常广阔。

然而,与成熟的硅基半导体工业不同,由于材料的特殊性以及生产和制备的复杂性,化合物半导体远不如硅基半导体成熟。

当消费电子产品推出数亿个数量级时,产业链的上游和下游已经做好了准备,但当化合物半导体的应用迅速飙升时,产业链的步伐却没有及时跟上。

数量级不同,生产和准备过程的挑战也变得更高。例如,业内人士曾引用,“集成电路设计图交给TSMC,后续生产过程一点也不用担心。但是化合物半导体工厂完全不同。工程师们仍然需要去工厂讨论如何做这个过程。”

在阐明化合物半导体产业链的发展现状之前,必须首先阐明两个概念:衬底和外延。

衬底是由半导体单晶材料制成的晶片。它不仅可以直接进入晶片制造工艺生产半导体器件,还可以通过外延工艺加工生产外延晶片。

外延是指在单晶衬底上生长一层新单晶的过程。新单晶可以由与衬底相同的材料或不同的材料制成。例如,氮化镓通常外延生长在蓝宝石、碳化硅、硅和其他异质衬底上。

化合物半导体的制备工艺与硅半导体相似,但晶片制造不同。硅半导体通过直拉法生长成圆柱形单晶硅棒,单晶硅棒被切割成晶片。化合物半导体是在gaas、inp、gap、蓝宝石、sic和其他化合物衬底上形成的薄膜(外延层),然后对外延层进行处理以实现特定的器件功能。

目前,外延晶片的生长主要依赖于生长技术和设备。制造外延晶片的主流方法包括金属有机化学气相沉积(mocvd)和分子束外延。前者属于工业市场上“最经济”的外延生长方法,但设备制造仍然非常困难,只有少数公司能够进行商业生产。

图| mocvd系统

因此,化合物半导体的产业链一般可分为:设计、外延、晶片制造和封装等。其中外延包括衬底。

Mgxnet系统梳理了两种高度商业化的化合物半导体材料的产业链。从衬底、外延工艺、晶片设计、铸造和封装idm来看,化合物半导体工业显然比硅半导体低得多。

砷化镓产业链的设计和先进技术主要掌握在国际idm制造商手中,而衬底市场则由日本和美国等制造商主导。在推广生产方面,英国iqe的份额高达60%,其次是台湾全新的光电,这也属于巨头的垄断局面。晶圆代工仍然是台湾企业中最大的一部分,只有一家公司,2016年占66%的市场份额。大陆复合晶圆代工公司Sanan Optronics正在迎头赶上。

氮化镓行业也面临着同样的问题。在整个化合物半导体产业链中,国内企业的话语权仍然相对较低。以通信基站中使用的氮化镓器件为例,这些器件基本上来自qorvo和skyworks等外国公司。美国制造商基本垄断了大功率射频器件,这表明对外国企业的依赖极高。

此外,掌握了核心技术的大公司仍在通过持续的并购扩大现有市场规模。与此同时,随着化合物半导体与电子通信行业的联系越来越紧密,硅半导体行业的巨头们也在“跨界”合并化合物半导体公司。高通以35亿美元收购射频滤波器制造商,华为全资投资公司哈勃投资碳化硅企业山东田玉娥就是典型案例。

另一方面,与硅半导体的发展类似,化合物半导体的产业发展模式也在从工业发展模式向原始设备制造模式转变。两年前,伯通选择剥离砷化镓制造业务,并将其出售给专注于砷化镓射频器件设计的铸造厂SMMC。此外,avago还将其科罗拉多工厂出售给福尔摩沙。此外,硅半导体合同制造巨头也看到了新的机遇。例如,在氮化镓电子器件市场,TSMC已经加入了合同制造团队,目标是巨大的5g市场。

从化学半导体产业链来看,外国巨头垄断了核心技术的生产,主要的idm企业主要是美国公司。例如,传统的消费电子市场基本上被Broadcom和skyworks等公司垄断,大多数手机制造商都拥有砷化镓功率放大器。

然而,苹果脸谱网引发的风投热潮给了许多国内初创企业一个突破的机会。

在工业应用市场上,5g通信基站和新能源汽车是热点。目前,住友电气的氮化镓功率放大器已批量应用于华为新建的基站。考虑到5g基站与前几代通信基站相比将在数量级上成倍增长,根据CCID咨询公司的预测,5g宏基站的总数将是4g宏基站的1.1-1.5倍,这部分市场势必会带动化合物半导体材料的新一轮爆炸。

相比之下,国内化合物半导体产业仍处于中下游。一方面,我国碳化硅和氮化镓材料及器件的研究工作晚于国外。第二,国内半导体产业的物质创新和原始创新。浮躁的市场环境无法容忍“只投入不产出”的现状,使得以化合物半导体为代表的新材料的原始创新更加困难。然而,在某种程度上,化合物半导体也是中国半导体产业的关键咽喉。作为通信设备的关键环节,一旦被人们抓住,许多下游终端应用企业的发展将受到束缚。

新场景的出现打开了化合物半导体的潘多拉盒子,引发了国内半导体行业的又一场革命。

目前,中国已出台相关政策促进化合物半导体产业的发展。地区政府也在积极推动化合物半导体产业。苏州正在建设第三代半导体产业基地,吸收了氮化镓产业链中的许多企业,包括Inkosec、华工半导体、Nexus高能、Nexus半导体等多家企业。

国家“大基金”也在投资三安光电,推动三安光电的子公司三安集成电路公司(San 'an Integrated Circuit Company)围绕砷化镓和氮化镓铸造制造开展国内外并购、新技术研发、新生产线等业务。同时,国家开发银行也以最高利率向萨那提供了200亿元的贷款。

在5g和新能源产业的风下,新应用的大规模应用意味着化合物半导体将打开一个十亿级的市场。无论谁能在容量规模、产品可靠性和稳定性方面达到完美,都可能成为下一个TSMC和英特尔。

化合物半导体市场正在迅速崛起,新一轮竞争已经开始。

参考内容:

“化合物半导体化合物半导体在中国的机遇和挑战”来自:半导体行业观察;

“半导体材料的演变”源于:对半导体工业的观察。

欲了解更多高质量的内容,请继续关注镁客户网络~

彩客网 内蒙古11选5开奖结果 吉林11选5 新疆11选5 赌大小

上一篇:连续5场欧冠进球或助攻,齐耶赫成阿贾克斯新世纪首人
下一篇:美女患心肌炎没有带药路边晕倒 消防员背起她狂奔

相关