半导体科研项目有哪些

半导体科研项目有哪些,第1张

有博方嘉芯氮化镓射频及功率器件项目,中微科技化合物半导体材料研究中心落户成都邛崃,华通芯电第三代化合物半导体项目,三安光电拟160亿在长沙投资化合物半导体项目,江苏任奇芯片制造、封测、研发的产业化基地,郑州航空港实验区第三代化合物半导体SiC生产线,中科院半导体所氮化镓材料与器件项目。

有一些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,常常被成为半导体。半导体是易受温度光照,杂质等因素的影响,半导体是制造电子元件的重要材料,二极管,三极管都是半导体制成的。

作者 | 海怪

来源 | 脑极体(ID:unity007)

意法半导体、英飞凌、恩智浦三家半导体企业先后从其母公司独立或重组之后,直到今天,一直是撑起欧洲半导体产业面子的“三巨头”。

之所以被称为“三巨头”,是因为自1987年以来,三家几乎从未跌出全球半导体企业20强,虽然排名有调换,但都没掉队。当然也再没有新兴的欧洲半导体企业进入这个头部榜单。

如今,在全球半导体市场中,这三巨头主要选择了工业和 汽车 等B端芯片市场,而避开了竞争激烈的移动终端及电脑等消费级芯片市场。

这就让芯片产业之外的人很少有机会听到三巨头的名声,也自然很少了解这三巨头在全球芯片市场所扮演的角色,以及三家当下的竞争格局和未来可能的发展前景。

那么,三巨头之间有哪些纠葛和关联?各自有哪些优势?顺着这些问题我们接着讨论下去。

三巨头的并购“排位赛”

由于三巨头将市场都定位在B端芯片市场,三家各自的技术和产品自然有重叠,因此不可避免会出现激烈的竞争。而在近几年三巨头的发展过程中,大规模并购其他半导体企业和技术公司,成为能够快速赶超对手的“常规”手段。

在2018年,曾传出“英飞凌试图收购意法半导体”的消息,最后可能因为法国政府的阻挠而告吹。甚至早在2007年,还有“意法半导体要收购英飞凌”的传闻。可见三巨头相互之间觊觎对方已久。

而三巨头的关系中,英飞凌和恩智浦的竞争最为激烈,双方都在 汽车 半导体领域深耕多年,且排名接近。2015年,恩智浦以118亿美元的价格,收购了美国的飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor),成为当年的天价收购案。完成此次收购后,恩智浦成功进入全球半导体厂商前十的行列,成为全球最大的车用半导体制造商,并且成为车用半导体解决方案与通用微型控制器(MCU)的市场龙头。

经此一战,英飞凌虽然在 汽车 半导体市场略占下风,但也没有停止并购扩张的脚步。为巩固其在功率半导体的领先地位,英飞凌在2015年率先以30亿美元现金并购美国国际整流器公司;又在去年4月,宣布以100亿美元的价格完成对美国赛普拉斯半导体公司的收购。

赛普拉斯半导体的产品,包括微控制器、连接组件、软件系统以及高性能存储器等,与英飞凌当先的功率半导体、 汽车 微控制器、传感器以及安全解决方案,形成了高度的优势互补,双方将在ADAS/AD、物联网和5G移动基础设施等高增长应用领域,提供更先进的解决方案。

简单来说,英飞凌的目的仍然是要加强 汽车 半导体产品的实力,试图超越恩智浦的 汽车 半导体业务。此外,英飞凌在MCU、电源管理和传感器芯片方面超过或接近意法半导体。

去年几乎同时,恩智浦又以17.6亿美元收购美国美满电子(Marvell)的无线连接业务,主要产品线是Marvell的Wi-Fi和蓝牙等连接产品。通过这一收购,恩智浦可以更好补强其在工业和 汽车 领域的无线通信实力。

相比之下,过去几年意法半导体在并购市场的动作较少,但也并非没有。2016年8月,意法半导体宣布收购奥地利微电子公司(AMS)的NFC和RFID reader的所有资产,获得相关的所有专利、技术、产品以及业务,以强化其在安全微控制器解决方案的实力,在移动设备、穿戴式、金融、身份认证、工业化、自动化以及物联网等领域的发展提供技术支持。

在2019年的TOP15半导体市场排名中,来自欧洲的三家企业只能排在12-14位。恩智浦收购飞思卡尔的红利已经消失。而英飞凌收购赛普拉斯之后,两家营收加起来,会使得英飞凌大幅提升排名进到前十名当中。

从半导体产品形态来看,英飞凌、意法半导体和恩智浦,都是模拟芯片或模数混合芯片企业。从近几年的产业趋势来看,模拟芯片产业的集中度不断提高,而且模拟芯片企业的并购重组主要发生在美国和欧洲之间。从恩智浦和英飞凌收购的案例中,我们可以看到其对模拟和模数混合芯片厂商的并购,而且标的几乎全部来自美国。

一方面说明美国模拟芯片整体的数量和实力都很强,一方面也能看出全球模拟芯片企业发展进入一个相对稳定发展的阶段,如果想要打破平衡,取得快速发展,并购重组和强强联合就成为一个直接有效的手段。

不过值得注意的是,美国和欧洲直接模拟芯片企业的这种“内部消化”,正在进一步拉大欧美和亚洲之间在模拟芯片产业上的优势差距。

三巨头的守旧与拓新

为什么三巨头想要突破增长瓶颈,就必须依靠巨额收购来实现呢?

这实际上要跟模拟芯片产业的特点有关。与数字芯片要求快速更新迭代(摩尔定律)不同,模拟芯片产品使用周期较长,价格相对较低,其使用时间通常在10年以上,产品价格也较低。寻求高可靠性与低失真低功耗,核心在于电路设计,模拟芯片设计工艺特别依赖人工经验积累、研发周期长。

一旦某家企业在某类模拟芯片上建立其研发优势,那么其他竞争对手就很难在短时间内模仿或者超过,同时也因为下游客户对模拟芯片超高稳定性要求,一旦某些厂商建立其产品优势,其他竞争者也难以撼动其供应市场。所以,模拟芯片的产品与行业特点导致模拟芯片厂商存在寡头竞争特点。

德州仪器、亚德诺、意法半导体、英飞凌、恩智浦都是长期稳居全球TOP10的模拟芯片巨头,并且近几年,集中度还在进一步上升。近日,亚德诺高价完成美信的收购,甚至于有机会挑战第一名德州仪器的位置,而英飞凌对赛普拉斯的收购,也能让其排名大幅上升。

从产品线来看,三巨头都是老牌的IDM制造商,都拥有非常齐全的产品线,并且更加注重产品线工艺的稳步改进。

当然,恩智浦也想过拓展其他业务。2007年,恩智浦曾收购SiliconLabs蜂窝通信业务,发力移动业务市场,以及数字电视、机顶盒等家庭应用半导体市场,但短暂的出圈尝试不够成功。

因此,2007年起恩智浦很快将无线电话SoC业务、无线业务和家庭业务部门予以出售或剥离,并重新集中到飞利浦时代就确立的优势领域—— 汽车 电子和安全识别业务。2009年,恩智浦开始主要发力HPMS(高性能混合信号)产品,到2019年,包括 汽车 电子、安全识别相关业务的HPMS部门的营收占比超过了95%,产品线大幅度集中。

另外,恩智浦一直在大力推广以UWB、NFC等为代表的射频芯片业务。去年收购Marvell的无线连接业务正是致力于这一方向的表现。

英飞凌更重视其王牌业务板块——功率半导体产品。2016年,英飞凌尝试收购从美国Cree手中收购其Wolfspeed Power &RF部门(不过被美国CFIUS否决),其目的也是为了集中资源,加强其功率半导体业务。英飞凌拥有 汽车 电子、工业功率控制、电源管理及多元化市场、智能卡与安全等四大事业部。

(意法半导体2017Q2~2018Q2三大业务线营收及营业利润率)

相对于英飞凌和恩智浦,意法半导体在传感器业务上更加突出,特别是其MEMS技术,竞争力很强,也正是依托该优势技术,使得该公司在消费类电子、 汽车 ,以及工业传感器应用方面都有较强的竞争力。另外,意外半导体在 汽车 和分立器件、模拟器件以及微控制器和数字IC产品都有相当比例的市场表现。

早在十年以前,欧洲半导体产业就做出了自己的选择,那就是不在移动终端及PC市场寻求突破,而是专注于车用半导体和工业半导体两个细分市场。这一选择既有延续传统优势的考虑,又有对电动 汽车 及物联网这些新兴市场趋势的判断。

欧洲国家本身有良好的 汽车 工业和制造业基础,而欧洲半导体三巨头又在车用和工业半导体领域深耕多年,具备完整的设计、制造和封测的IDM体系,使得竞争对手短期内难以超越,这也是三巨头能够“守旧”的底气。

随着PC市场和移动终端市场红利期的结束,紧随5G网络普及而来的正是万物互联的物联网时代,智能电动 汽车 、无人驾驶、车联网、物联网等全新红利市场的到来,让欧洲半导体产业迎来新一轮增长周期。这是三巨头能够“拓新”的机遇。

从“守旧”中“拓新”,正是欧洲半导体产业能够继续赢得未来市场的不二法门。

三巨头的“中国红利”

由于欧洲半导体产业一直以来,无论是排名还是营收,其相对于美国和亚洲厂商来说,波动都非常小,但是未来又有一个稳定的增长预期。因此即便是三巨头如此大的体量,也成为美国半导体巨头试图并购的目标。

(虚线为2016年高通收购恩智浦流产后去除的390亿美元)

2016年,美国高通尝试以380亿美元收购恩智浦,成为当年金额最高的收购计划。当时恩智浦表示出浓厚的兴趣,但大幅提高了报价至440亿美元。高通同意了这一价格,并且收购案先后获得了美国、欧盟、韩国、日本、俄罗斯等全球八个主要监管部门同意。但在中国监管部门的反垄断审核期内,高通在其收购期内宣布放弃这些收购计划,并为此向恩智浦支付了20亿美元的“分手费”。

高通大力收购恩智浦的原因不难理解,那就是在5G发展可能受阻的情况下,获得恩智浦在 汽车 、物联网、网络融合、安全系统等领域的半导体技术优势,从而实现业务的互补和企业规模的飞跃。

不过,这场收购案中,有一个关键环节就是中国的反垄断审查。而事实上,无论恩智浦还是高通,中国都是最大的销售市场。假如两家强行完成并购,在未来仍有可能面临着我国的反垄断调查、限制甚至是处罚。

同样,对于恩智浦、英飞凌和意法半导体来说,中国既是三家最主要的销售市场,同时也是三巨头耕耘多年的新红利市场。

比如,恩智浦的众多业务早已在中国扎根。2019年汇顶 科技 以1.65亿美元收购NXP的音频应用解决方案业务(VAS),VAS可广泛应用智能手机、智能穿戴、IoT等领域。更早之前的2015年,建广资产与恩智浦宣布成立合资公司瑞能半导体,随后建广资产又以18亿美元巨资收购恩智浦的RF Power部门,成为中国资本首次对具有全球领先地位的国际资产、团队、技术专利和研发能力进行的并购。

2017年,由中资收购恩智浦标准产品业务而组建的安世半导体,已经在半导体细分市场上,取得二极管和晶体管排名第一, ESD保护器件排名第二,小信号MOSFET排名第二,逻辑器件仅次于德州仪器, 汽车 功率MOSFET仅次于英飞凌的名次。

意法半导体也早已在中国耕耘多年,特别是其STM32系列MCU,在中国有巨大的市场影响力。而英飞凌在与1998年已入华的赛普拉斯的整合之后,将获得更大的中国市场,并且英飞凌本身的功率器件在中国的销售也有巨大的增长空间。

在当下华为遭受美国在半导体方面的阻击之时,华为与英飞凌、意法半导体的合作,对于双方来说,都显得非常重要。

在我们完整地回顾完欧洲半导体产业的前世今生之后,如果用一个字来形容,那就是“稳”。

从欧洲半导体产业初兴之时,在各国政府主导下,几乎所有半导体产业都聚集在各国原本的工业巨头之下,享受产业政策的呵护。即使在世纪之交,半导体产业从体量臃肿的母公司独立出来,也仍然只诞生出三家身世优渥的半导体巨头。

而三巨头在发展过程中,其实又一次经历了从臃肿到精简,不断剥离非核心业务的过程。而此后的并购也主要集中在三家重点发展的产业方向,或者优势互补的产业方向上面。

这一切既源于欧洲大陆的传统工业基础优势的延续,又源于欧美亚洲在半导体产业格局上面的复杂博弈。欧洲半导体产业在利用自身传统产业优势的同时,也其实限制了突破传统桎梏的机会。不会像日韩、台湾地区和中国这样,利用人口红利和后发优势,最早从零开始,建立其各自的半导体特色优势。

这也是《圣经》里说的“当上帝关了这扇门,一定会为你打开另一扇门“的现实意义吧。下一篇,我们继续欧洲半导体的回顾,探寻从荷兰飞利浦诞生的一个制造业的奇迹——荷兰光刻机公司ASML。

周末的科协+两院院士大会规格很高,7巨头集体出席,新闻联播占用20分钟时间播报。基本可以表明 科技 创新在目前我国的政策地位了。

总结一下领导们的发言,大概可以认为 第三代半导体与半导体材料科学会是当下攻坚的核心。即 自上而下的前瞻科学和自下而上的基础科学两手一起抓,两手都要硬

什么是第三代半导体?

第三代是指半导体材料的变化,从第一代、第二代过渡到第三代。

第一代半导体以硅(Si)和锗(Ge)为代表,目前大部分半导体是基于硅基的。

第二代半导体以砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)为代表,是4G时代的大部分通信设备的材料。

第三代半导体以 氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、金刚石 为四大代表,是5G时代的主要材料。在无线通信、 汽车 电子、电网、高铁、卫星通信、军工雷达、航空航天等领域应用中具备硅基无可比拟的优势。

GaN通常用在低电压,比如小家电,尤其充电器是最广泛的应用;SiC通常用在高电压,比如车载,5G基站,电网等。 简单来说第三代半导体的优势是:耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能强、工作速度快、工作损耗低。

第三代半导体的主要应用

第三代半导体目前主要应用下游是消费类电源、工业电源、UPS电源、新能源 汽车 、光伏逆变器等。根据现在的发展情况, 其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域 ,每个领域产业成熟度各不相同。

1、 半导体照明。 在4个应用领域中,半导体照明行业发展最为迅速,已形成百亿美元的产业规模。半导体照明所使用的材料体系主要分为3种:蓝宝石基GaN、SiC基GaN、Si基GaN,每种材料体系的产品都对应不同的应用。其中,蓝宝石基GaN是最常用的,也是最为成熟的材料体系,大部分LED照明都是通过这种材料体系制造的。SiC基GaN制造成本较高,但由于散热较好,非常适合制造低能耗、大功率照明器件。Si基GaN是3种材料体系中制造成本最低的,适用于低成本显示。

2、 电力电子器件。 在电力电子领域,宽禁带半导体的应用刚刚起步,市场规模仅为几亿美元。其应用主要集中在军事尖端装备领域,正逐步向民用领域拓展。微波器件方面,GaN高频大功率微波器件已开始用于军用雷达、智能武器和通信系统等方面。在未来,GaN微波器件有望用于4G 5G移动通讯基站等民用领域。功率器件方面,GaN和SiC两种材料体系的应用领域有所区别。Si基GaN器件主要的应用领域为中低压(200 1 200V), 如笔记本、高性能服务器、基站的开关电源;而SiC基GaN则集中在高压领域( 1 200V),如太阳能发电、新能源 汽车 、高铁运输、智能电网的逆变器等器件。

3、激光器和探测器。 在激光器和探测器应用领域,GaN基激光器可以覆盖到很宽的频谱范围,实现蓝、绿、紫外激光器和紫外探测的制造。紫色激光器可用于制造大容量光盘,其数据存储盘空间比蓝光光盘高出20倍。除此之外,紫色激光器还可用于医疗消毒、荧光激励光源等应用,总计市场容量为12亿美元。蓝色激光器可以和现有的红色激光器、倍频全固化绿色激光器一起,实现全真彩显示,使激光电视实现广泛应用。目前,蓝色激光器和绿光激光器产值约为2亿美元,如果技术瓶颈得到突破,潜在产值将达到500亿美元。GaN基紫外探测器可用于导d预警、卫星秘密通信、各种环境监测、化学生物探测等领域,但尚未实现产业化。

4其他应用。 在前沿研究领域,宽禁带半导体可用于太阳能电池、生物传感器、水制氢媒介、及其他一些新兴应用,目前这些热点领域还处于实验室研发阶段。

三安光电

公司于2014年5月成立三安集成,布局化合物半导体,建设了GaAs和GaN外延片生产线,以及适用于通信市场的GaAs、GaN半导体芯片生产线等。2017年12月,三安光电成立泉州三安半导体以扩大化合物半导体业务,并投资333亿元用于建设2个LED外延片项目和5个化合物半导体项目。2020年,公司在长沙合作投资SiC项目,涵盖长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链,投资总额160亿元。目前长沙SiC项目目前订单比较饱满,预计今年二、三季度贡献营收;三安集成GaN产能规划4寸2000片/月,未来继续投入6寸。

主要看点——sic

SiC门槛很高,在中美禁运清单,生产效率远低于蓝宝石, 每一个run出来的晶体衬底,一个月产能20-50片,国内玩家并不多,国内的容量也不容易过剩,cree的水平大概是 50片水平。

从需求端看,特斯拉用量大概是6寸硅片的三分之二,约140 多片,按照电动车的成长速度,一定是供不应求的,同时, 家电正在上sic功率器件,更省电,压缩机更小。此外随着成本下降,未来场景会持续扩张。

从技术上看,中美差异不大,都是新兴领域,cree做到6寸,目标是8寸,三安也在努力做,CREE认为2年做到8寸,三安目 前是6寸,争取2-3年做到8寸;Cree的客户更愿意在新领 域尝试,特斯拉的降价给了三安机会,国内想要跟随特斯拉的性能,就必须要用SiC。

露笑 科技

三年露笑 科技 开始正式进军这个行业,一开始跟央企进行碳化硅设备的研制,公司公告称与合肥市长丰县人民政府在合肥市长丰县共同投资建设第三代功率半导体:碳化硅产业园,包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产,项目投资总规模预计 100 亿元。

去年开始聘请了国内碳化硅研发第一人陈教授,设备研制上在手订单有700台左右,国内和国外客户正在进一步洽谈之中。进行了2-3轮技术迭代。厂房3月15号已经封顶,5月15号设备入场,6月30号一期点亮,年底之前会有千片产品出来。

露笑 科技 的看点在于设备跟国外对比,主要是设备是中国强项,不光是价格比国外好,零配件也是, 90%实现国产化,个别零部件需要向欧洲购买 。碳化硅设备一般自己设计自己组装不对外售卖, 公司因为是主营做设备,所以有卖,其他天科合达,北方华创,晶盛机电有卖过 。

和其他友商相比的优势:1. 设备和工艺结合,可协同 2. 工艺和其他国内6寸的,实验室到产业化的过程会更短; 3. 长晶良率有优势。

衬底送样验证:去年下游标准认定完成,之后9月30号开始试生产,器件厂会有车规级认证,要求每个月达到一定良率一定规模,需要3-6月的认证。

华润微

公司是国内最大的功率半导体IDM供应商,采用设计+代工运营模式。在碳化硅功率器件方面,公司已发布并量产6英寸650V、1200V SiC BS系列产品,并且已完成新一代SiC BS产品设计、工艺开发和样品产出。在硅基氮化镓功率器件方面,公司自主开发的650V硅基氮化镓器件静态参数已达到国外对标样品水平。

华润微的看点在于背靠国企,研究实力突出,此外他的idm业务模式,导致整个成本博弈的空间会很大。


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/8376664.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-04-15
下一篇 2023-04-15

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存