第七届国际第三代半导体论坛将于12月6日开幕

第七届国际第三代半导体论坛将于12月6日开幕,第1张

2021年12月6-8日,以“创芯生态 碳索未来”为主题的第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWS&SSLCHINA2021)将在深圳召开。

本届论有百余位程序委员会专家提供智力支持,将全面聚焦前沿技术及行业热点,力邀国内外知名专家、领军企业、行业精英代表深度参与,把脉产业商机,共促产业 健康 有序发展。

当前,国际上第三代半导体材料、器件已实现了从研发到规模性量产的成功跨越,并进入产业化快速发展阶段,在新能源 汽车 、高速轨道交通、5G通信、光伏并网、消费类电子等多个重点领域实现了应用突破。

未来5年将是第三代半导体产业发展的关键期,全球资本加速进入第三代半导体材料、器件领域,产能大幅度提升,企业并购频发,正处于产业爆发前的“抢跑”阶段。5G、AI、物联网、大数据等市场提速,新能源 汽车 、PD快充、5G和新型显示时代的来临,应用市场对第三代半导体的需求已经开始呈现出前所未有的增长趋势。

据论坛组委会透露,面对新一轮 科技 革命与产业变革创造的 历史 性机遇,本届论坛特别邀请到中国工程院院士、清华大学电子工程系罗毅教授,中科院院士、南昌大学副校长、论坛程序委员会联合主席江风益教授,中国工程院院士、全球能源互联网研究院院长汤广福,厦门大学校长、论坛程序委员会主席张荣教授,诺贝尔物理学奖得主、美国加州大学圣塔芭芭拉分校材料系教授中村修二(ShujiNakamura),瑞典皇家理工学院教授Carl-Mikael Zetterling,博世苏州 汽车 部件总经理、博世 汽车 电子中国区总裁Georges Andary,京东方 科技 集团显示与传感器件研究院院长、半导体技术首席科学家袁广才等来自第三代半导体领域的代表性专家们与业界同仁共话第三代半导体的发展和机遇。

除了开幕大会、本届论坛设有功率电子器件与应用论坛、射频电子器件与应用论坛、半导体照明与应用论坛、Mini/Micro-LED及其他新型显示论坛、超越照明论坛、材料与装备论坛、固态紫外器件与应用论坛、车用半导体创新合作峰会、第三代半导体产教融合发展论坛、电力电子标准与检测研讨会等超30场次论坛活动。聚焦第三代半导体功率电子技术、光电子技术、射频电子技术的国内外前沿进展;第三代半导体功率电子技术、光电子技术、射频电子技术的产业发展战略与机遇;第三代半导体材料相关技术与新一代信息技术、新能源 汽车 、新一代通用电源、高端装备等产业的相互促进与深度融合;产业链、供应链多元化与核心技术攻关等。

国际第三代半导体论坛与中国国际半导体照明论坛同时同地举办,同台汇力,相映生辉,放眼LED+和先进电子材料更广阔的未来。

论坛长期与IEEE合作。投稿的录取论文会被遴选在IEEE Xplore 电子图书馆发表,IEEE是EI检索系统的合作数据库。目前,论坛同期论文已开启征集,论坛长期与IEEE合作。投稿的录取论文会被遴选在IEEE Xplore 电子图书馆发表,IEEE是EI检索系统的合作数据库。

2021先进半导体技术应用创新展(CASTAS 2021)也同时招展中,欢迎业界人士的参与其中,对接资源,洽谈商机,共商产业发展大计。

电子发烧友网报道(文/程文智)在目前的中美贸易摩擦下,电子产业首当其冲,特别是芯片产业,据业内人士透露,现在跟美国的公司交易,周期一般都特别长,而且基本都需要提前付款和面临各种各样的审查。如果是跟华为有交易的话,还要求来自美国的技术不能超过25%。这迫使国内很多企业不得不考虑国内的供应链企业提供的产品。

在半导体行业方面,根据2018年的统计数据,美国在全球半导体市场占有的份额为48%、韩国为24%、中国除去外资企业的市场份额的话,仅占3%左右的市场份额,当然这两年这个比例可能有所提升。

即便美国已经占了如此多的市场份额,美国国防部在今年上半年,还调整了其12个重点发展的关键技术顺序,将微电子技术和5G军事技术调整到了前两位。在2019年的时候超高速、飞行器、生物技术排在前几位。

西安电子 科技 大学微电子学院副院长、宽禁带半导体国家工程研究中心马晓华在最近的一个论坛上分析称,半导体芯片的博弈是如此的激烈,主要原因是 一个技术密集型的企业,不管从材料、制造以及装备,甚至包括它的管理和运营都是非常专业的一个体系,基本上涵盖了所有技术,走在最先进的前沿。

根据整个集成电路发展规律,半导体进行已经进入了5纳米的技术节点,从常规的二维的器件向三维器件发展。技术节点的发展,带来了一个很大的挑战,就是整个加工的能力逐渐集中到极少数的企业。

对于美国来说,这几年他最大的一个优势是大量的研发投入,去年整个半导体收入有2260多亿美元,有17%的研发投入。正是因为美国的高投入,使得它能在半导体领域长期处于领导地位。不过这几年来,中国也开始加大了半导体基础方面的投入,这也是我们目前发展迅速的一个主要原因。

集成电路芯片技术发展趋势,除了常规的硅基,沿着制程不断缩小,实际上还有几个方面的发展趋势,从材料、器件和功能方面的高度融合,包括提供MEMS技术以及新型材料石墨烯的技术、光电以及通信一体化的芯片技术,甚至包括生物、传感、有源无源、功率射频如何融入一体的发展。所以未来的发展除了沿着摩尔定律制程的缩小以外,还有就是多功能的发展,以及个性化从新材料重新发展的体系。

在材料方面,除了硅基,第三代宽禁带半导体是这几年的热门技术,我国除了在硅基方面进行追赶外,在第三代半导体方面也做了很多投入,有了不少的创新研究。

其实,宽禁带半导体,经过LED照明和Micro LED的技术发展,它的市场已经比较成熟了,现在宽禁带半导体产业的产能已经有了很大的提升,成本也在逐渐下降。因此,宽禁带半导体在的电子器件,包括射频功率器件、 汽车 雷达、卫星通信,以及5G基站和雷达预警等应用领域开始得到应用。在电力电子方面,尤其是电动 汽车 应用领域,充电桩和手机充电器将是很大的一块市场。新能源 汽车 方面,特斯拉已经将碳化硅器件应用在了Model 3上,后续可能会有更多的 汽车 厂商跟进。

在未来的发展,包括未来6G通信,未来定义的业务它的频段更高,通信的速率更高,这一块未来主体的材料,硅基器件的性能已经不能满足要求,这对氮化镓器件的发展提供了更大的动力。

据马晓华介绍,西安电子 科技 大学在2000年初就开始了基于第三代半导体方面的研究。目前他们主要基于两个平台:一是宽禁带半导体器件与集成电路国家工程研究中心;二是两个国家级的重点实验室。

“我们在早期围绕着第三代半导体材料生长设备以及它解决材料生长过程中的一些关键技术问题,包括我们器件的设计、最终的应用和它的可靠性分析,整个实验室是一个非常完整的第三代半导体,材料和芯片研究的体系。目前我们实际上具备了整个小批量,可以实现大功率,或者毫米波芯片的设计和制造能力。”马晓华表示。

目前,他们主要的研发包括 面向高质量外延片的生产,包括基于碳化硅,大储存的硅寸,以及我们先进的氮化镓器件制造工艺,基于5G基站用的大功率芯片,以及高频和超高频的芯片,包括电源转换的电力电子芯片。 他还透露,“基于应用端我们也有一些功率研究以及MMIC电路的封装体系,我们也是希望和终端用户实现未来在芯片实际应用的全路径的体系。”

从2000年开始,马晓华他们的团队分别从设备、材料、芯片以及电路方面进行攻关,并取得了一定的成绩,2009年他们的设备获奖,2015年设计的器件获奖,2018、2019年在应用放,他们也获得了国家的 科技 发明,或者是 科技 进步奖。

第三代半导体方面的成果

一是氮化 半导体设备。 在最开始,马晓华他们团队需要解决的是第三代半导体材料生产的设备问题,包括高温MOCVD,因为在早期,氮化镓的设备对我国的限制还比较大,但是目前问题已经基本得到了解决。国内这几年,整个MOCVD设备已经占了国内市场的50%以上。其2007年研发出的620型第三代MOCVD设备还获得了2009年国家发明二等奖。

二是氮化镓毫米波功率器件。 因为氮化镓一个很大的优势,它可以在高频条件下,实现大的功率输出。其团队研发的氮化镓毫米波功率器件实现了高频、高效率氮化镓微波功率器件的核心技术开发,其毫米波段器件和芯片技术指标达到了国际领先水平。马晓华透露说,目前他们的器件在6GHz频段能够满足5G毫米波的需求。

三是面向5G的C波段高效率氮化镓器件。 该类器件主要是面向基站使用的。目前基于4英寸或者6英寸大功率的氮化镓基站芯片,主要的应用场景是C波段,它可以实现更高的输出效率和更高的输出功率,“目前我们对100瓦基站用的芯片,效率可以到72%,这个效率相对于硅基MOCVD来讲,整个技术进展还是蛮快的。”马晓华指出。

他还进一步指出,对于脉冲方面,如果通过一些斜波的技术处理,他们也可以实现85%的效率,基本上快接近微波的极限效率。

四是低压氮化镓HEMT射频器件。 未来氮化镓器件除了在基站中使用外,能够在终端上也使用氮化镓技术呢?这就涉及到了低压氮化镓射频器件的发展了。也就是说要从新的材料体系方面去更新,实现氮化镓射频器件在终端上的应用,即在10V以下的工作电压下,是不是还能实现更高效率跟带宽的情况,“这块我们也做了前瞻的研究,在6V的工作条件下,它的效率可以达到65%以上,整个体系基本上已经接近砷化镓在目前手机中的应用效率。”马晓华透露。

五是氮化镓高线性毫米波器件。 这类器件主要解决的是快速的压缩问题。我们现在的通信对于线性主要是通过电路和系统去提升,它牺牲的是效率,马晓华指出,“我们能否从器件的结构,工作原理中提升它的线性,这个也是未来氮化镓在5G通信中非常有用的场景。”

六是氮化 微波功率芯片。 他们团队在整个S波段以下,未来通信的频段都有一系列的研究成果。包括未来面向毫米波,在19-23GHz,或者23-25GHz等频段,即未来5G的毫米波通信芯片方面也做了相关的研究,他透露说,目前他们研发的芯片产品主要是基于氮化镓低噪运放、驱动功放以及功率放大器等。

七是异质结构新材料与多功能集成器件。 未来的器件,除了基于氮化镓的器件,还有很多基于异质结构,或者多功能的芯片,它的模型基于硅基的氮化镓,以及硅基CMOS器件异质集成,因为如果采用硅基的话能够大大降低氮化镓和砷化镓铟等芯片成本,实现与CMOS集成、多功能集成,大大降低功耗。“这块我们也做了一些研究,通过对不同材料的转移和建核的方法,目前也实现了对硅基材料和氮化镓材料两种器件的优势互补,在未来电力电子这块,可能它的应用场景比较高。”马晓华指出。

八是大尺寸硅基氮化镓射频技术。 如果要大量的展开应用,尤其我们的消费电子类产品,对成本的要求很高。因此,低成本、大尺寸、基于硅基的氮化镓射频技术,也是一个需要发展的产业。这些技术的发展,一定会促进氮化镓在整个产业链中的应用,同时也降低了它的应用成本。

九是氮化 可靠性机理研究。 马晓华也坦承,虽然第三代半导体的研究取得了一定的成果,但目前还有很多问题需要解决,比如氮化镓的可靠性和一些机理性问题,还需要企业应用过程中逐步反映到研发机构,他们相互去解决。“目前很多基于氮化镓机理性的问题,包括它的可靠性方面,我们还有一些机理上不是那么清晰和明确,这一块可能还需要一段时间,从应用的层面和研究的层面去协同解决”。

结语

对于第三代半导体器件和集成电路未来产业的发展,目前在通信、 汽车 和智能化未来的应用方面有非常大的潜力。国内目前从事这方面研究的企业和研究机构也很多,我们需要考虑的是如何从全产业链方面布局,实现产业化的聚集,从设备、材料,芯片设计制造和封测应用、服务以及人才方面的布局。

第三代半导体是一个很好的产业,也有着很好的机遇,目前正好面临着通信的高度发展,可以说现在是发展第三代半导体最好的时代。

第三代半导体行业产业链全景梳理:产业链涉及多个环节

第三代半导体产业链分为上游原材料供应,中游第三代半导体制造和下游第三代半导体器件环节。上游原材料包括衬底和外延片中游包括第三代版奥体设计、晶圆制造和封装测试下游为第三代半导体器件应用,包括微波射频器件、电力电子器件和光电子器件等。中国第三代半导体行业产业链如下:

第三代产业链各个环节国内均有企业涉足。从事衬底片的国内厂商主要用露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳、维微科技、科恒晶体、镓铝光电等等从事外延片生产的厂商主要有瀚天天成、东莞天域、晶湛半导体、聚能晶源、英诺赛科等。苏州能讯、四川益丰电子、中科院苏州纳米所等从事第三代半导体器件的厂商较多,包括比亚迪半导体、闻泰科技、华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、泰科天润等。

第三代半导体产业链热力地区:河南省分布最集中

当前,我国第三代半导体初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域。

从我国第三代半导体行业产业链企业区域分布来看,第三代半导体行业产业链企业在全国绝大多数省份均有分布。其中河南省第三代半导体企业数量分布最多,同时山东、江苏和甘肃等省份企业数量也相对集中。

从代表性企业分布情况来看,江苏省第三代半导体代表性企业分布最多,如苏州纳维、晶湛半导体、英诺赛科等。同时广东、山东代表性企业也有较多代表性企业分布。

第三代半导体行业代表性企业业务规模

目前,我国第三代半导体行业代表性企业产品类型不同,但从整体的生产能力来看,华润微电子有限公司、三安光电股份有限公司第三代半导体产品生产能力处于行业领先地位。

第三代半导体行业代表性企业最新投资动向

2020年以来,第三代半导体行业代表性企业的投资动向主要包括设立新公司拓展业务、通过对子公司增资的方式投资氮化镓项目。第三代半导体行业代表性企业最新投资动向如下:

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》


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