一、乾照光电
总市值:63亿
乾照光电主要从事全色系超高亮度LED外延片、芯片、高性能砷化镓太阳电池外延片、Mini-LED/Micro-LED以及VCSEL等化合物半导体器件的研发、生产与销售,产品性能指标居国际先进水平。目前公司拥有超过11万平方米的现代化洁净厂房,上万台国际先进的外延生长和芯片制造等设备。它专注创新,依靠具备丰富光电技术积累及产业化经验的专家团队研发出拥有自主知识产权的外延片、芯片,并将其迅速产业化。凭借均匀性、一致性、可靠性等综合性能方面的领先优势,生产的高效砷化镓太阳电池外延片达到了国际先进水平。多项产品达到了国际先进技术水平,成功替代进口。
它是红黄光龙头,有望在新领域深度受益。它是国内红黄芯片市场占有率最高的厂商,现有红黄光生产MOCVD 共26 个腔。对于红外IR 芯片市场,公司进入具有先天优势,而对于MiniLED、MicroLED 的显示新技术,则给公司红黄光芯片应用打开新的空间。公司在红黄光芯片的积累保证了公司在新领域的竞争力。它投资15.97亿投建VCSEL、高端LED 芯片等高端半导体研发生产项目。VCSEL 以砷化镓半导体材料为基础,有别于LED 和LD,广泛应用于光通信、光互联、光存储等领域,从而助推公司战略发展。
综合来讲,它在传统LED芯片领域已经有较大的建树,自己的基本盘比较稳固,同时加大投资,发展高端LED芯片等高端半导体项目,那就等于在稳健的情况下,开启升级发展,在这个赛道它是具备先发优势和底层基础优势的,过程虽然比较艰苦,但完成升级后,将会给它带来实质性的利益,所以资金对它的期待值也会更加的浓厚,它有望在巩固好自身的情况下,进一步提升自己的价值。
二、苏州固锝
总市值:93亿
苏州固锝电子股份有限公司,是在苏州固锝电子有限公司基础上依法转制整体变更的股份有限公司。成立于1990年11月12日,由苏州无线电元件十二厂( 苏州通博电子器材有限公司 的前身)、香港明申公司、中国五金矿产品进出口总公司企荣苏州贸易有限公司投资。经营期限为20年,主要从事生产销售各类 半导体芯片 、二极管、 三极管 及各式 整流桥堆 等系列产品以及电子元件电镀加工。 在二极管制造能力方面公司具有世界水平。
对于它我都没听过!它到底有没有实力?还是被散户忽视的潜龙?它背后究竟有什么驱动?
整流二极体全球第一梯队的公司的部分二极体出自于苏州固锝公司的员工之手,在二极管制造方面公司具有世界一流水平,其芯片两千多种规格的核心技术掌握在公司手中。整流二极管销售额连续十多年居中国前列。公司拥有MEMS-CMOS 三维集成制造平台技术及八吋晶圆级封装技术从而增强公司的 研发实力,将公司技术水平由目前的国内先进提升至国际先进水平。它从前端芯片的自主开发到后端成品的各种封装技术,形成了一个完整的产业链。同时已经拥有从产品设计到最终产品加工的整套解决方案,最大限度地满足客户的需求,并不断提升技术能力和技术等级。
综合来讲,它在二极管制造方面水平极高,同时掌握较多核心技术,通常说技术在手,走遍天下都不怕,它并没有满足于技术上的优势,他还打造了一个完成的产业链,通过系统化规模化的方式提升业绩,还重视客户的个体需求,有应对各种问题解决方案,那么既然有以上的优势和准备,它自己能够巩固自身前排地位,随着 科技 浪潮的来袭,它也有望走出修复空间。
三、亚光 科技
总市值:116亿
亚光 科技 集团股份有限公司原名太阳鸟游艇股份有限公司,总部位于湖南省沅江市。 是国内领先的全材质的游艇、商务艇和特种艇的系统方案提供商。子公司亚光电子多年来保持国内军工电子半导体元器件及微波电路龙头地位,产品广泛应用于各类航天器材及机载、舰载、d载等武器平台,研发团队经验丰富,拥有充足、优质、稳定的军品客户资源,是国内领先的军工电子、微波雷达、智能船艇系统解决方案提供商。
军工相关的导d加卫星需求提升,军工电子有望延续高增长军工电子业务已成为公司核心板块,包括微波电路与组件和半导体器件,如微波二极管和晶体三极管,微波单片、混合集成电路等。它专项高密度集成封装微波电路项目正式启动,将满足星载和d载领域对射频微系统应用快速增长的需要。十四五期间,导d采购数量有望显著增长,低轨卫星建设进度将加快,对于微波组件的需求有望大幅提升,公司军工电子业务将持续高增长。预计亚光 科技 军用芯片业务未来5年复合增速有望达到50%。同时随着后疫情时代的经济复苏,它本身的船艇业务也将带来更多的业绩空间。
综合来讲,它本身业务船艇其实是受到疫情影响的,而后疫情时代,经济的恢复对它船艇业务是向好的,有利于它本业的提升,但这不是它的核心,它的核心是军工电子业务,这块成长非常快速,市场也很广阔,有望给它打开新的天地,同时这个市场具备一定的持续性,那么它的业绩自然会好看,它自然也会水涨船高,有着修复的空间。
网上经常有人发出疑问,为什么在涉及国计民生且投资巨大的重要行业,我国基本都是国企领头,比如粮食有中粮集团,石油有三桶油,金融业有宇宙五大行,钢铁有宝钢邯钢等等。而同样重要的半导体行业,我们的国有企业却发善可陈呢?
对于这个问题我觉得我们可以从国有企业的作用上来分析一下。
正如大家所知道的一样,国企的主要作用就是保证国计民生不受市场经济非洲恒昌波动带来的巨大影响。比如在国际粮价暴涨的时候,中粮集团就要承担抛售粮食稳定粮价,在粮价暴跌的时候又要提供粮食收购来保证农民的基本收益。这些事情本身很难赚钱但对于国家和人民来说极端重要,所以无法交由私营企业来完成,必须由国企来执行国家意志。类似的,对于关系国计民生但又投资巨大,回报周期过长的铁公基的项目,也基本都只能由国企不记短期盈利亏损问题的来执行。
显然,从这个角度来说,半导体制造行业完全符合以上两个特点,投资巨大但收益不确定,私营部门经常不愿意做,同时却又对国计民生影响巨大,最近的 汽车 芯片断供导致大量的车企产量暴跌,已经严重影响相应的产业发展和经济增速。
但为什么国企没有大举进入半导体产业呢?
这里我认为就有必要了解一下国企产业的另外一个特点,就是业务内容稳定。对于需要执行国家意志的国企来说,在管理上就需要保持稳定压倒一切,一切听指示,而业务内容稳定恰恰使得即便一切听指示的缓慢响应速度也不会使得企业损失竞争优势。比如说三桶油,炼化技术的更新换代基本上以10-20年为周期,30年以上的老设备经常还会发挥不俗的效益,产品当中绝大部分的油品标准30年不变,只有其中的防爆剂或者是否添加乙醇等不到5%的成分发生过变化,基本可以认为这是一个极少发生技术变革或者服务变革的领域。其他国企经营的业务也大多数有类似的特点,具备量大,种类较少且标准化,业务长期无需改变。
反观半导体制造产业,我们都知道著名的摩尔定律,也就是每18个月尺寸缩小到原来的二分之一。这个缩小表面看来是产品升级了,背后则是整个产线需要更新换代,原有的技术可能不到3年就会被彻底淘汰。在这样的快速迭代当中,任何决策的讲话都会迅速导致企业的衰落,只有愿意对自身做出快速革新,紧贴客户的企业才能在残酷的半导体竞争中存活下来,目前存在的 intel,台积电等无一不是这种策略的忠实执行者。
然而这就与国企一切听指挥,稳定压倒一切的特质背道而驰,很难做到由国企来承担国家发展半导体产业的重担。
但国企就完全不可能参与到半导体产业中吗?这里我要举一个半导体产业中的特例,就是模拟半导体。我以前介绍过,模拟半导体产业的产值不到逻辑半导体的六分之一,属于弟弟产业,但是相比18个月更新一遍的逻辑半导体加工工艺,模拟半导体的更新换代周期大约是10年左右,并且产品品类基本长期固定,客户也相对稳定,技术主要依靠经验积累而非短期创新。从这几个特点来看,是比较符合国企的运营特点的。事实上国企也的确在这个领域开始发挥越来越重要的作用。比如做啤酒和地产的那个华润集团,旗下就有一个华润微半导体,目前已经成为我国功率器件的龙头老大,功率器件就是一种比较典型的模拟半导体器件。
在以后我国的半导体产业发展当中,国企可以在一些业务相对固定的领域,比如上游原材料,功率器件等等发挥定海神针的作用,但是在产值最高,竞争最激烈的逻辑和存储部分,我们还是要充分发挥市场经济下私营企业的灵活特点,通过政策倾斜来促进产业发展,实现我们成为半导体强国的愿景。
过去几十年,全球半导体行业增长主要受台式机、笔记本电脑和无线通信产品等尖端电子设备的需求,以及基于云计算兴起的推动。这些增长将继续为高性能计算市场领域开发新应用程序。
首先,5G将让数据量呈指数级增长。我们需要越来越多的服务器来处理和存储这些数据。2020年Yole报告,这些服务器核心的高端CPU和GPU的复合年增长率有望达到29%。它们将支持大量的数据中心应用,比如超级计算和高性能计算服务。在云 游戏 和人工智能等新兴应用的推动下,GPU预计将实现更快增长。例如,2020年3月,互联网流量增长了近50%,法兰克福的商业互联网数据交换创下了数据吞吐量超过每秒9.1兆兆位的新世界纪录。
第二个主要驱动因素是移动SoC——智能手机芯片。这个细分市场增长虽然没有那么快, 但这些SoC在尺寸受限的芯片领域对更多功能的需求,将推动进一步技术创新。
除了逻辑、内存和3D互联的传统维度扩展之外,这些新兴应用程序将需要利用跨领域的创新。这需要在器件、块和SoC级别进行新模块、新材料和架构的改变,以实现在系统级别的效益。我们将这些创新归纳为半导体技术的五大发展趋势。
趋势一:摩尔定律还有用,将为半导体技术续命8到10年…
在接下来的8到10年里,CMOS晶体管的密度缩放将大致遵循摩尔定律。这将主要通过EUV模式和引入新器件架构来实现逻辑标准单元缩放。
在7nm技术节点上引入了极紫外(EUV)光刻,可在单个曝光步骤中对一些最关键的芯片结构进行了设计。在5nm技术节点之外(即关键线后端(BEOL)金属节距低于28-30nm时),多模式EUV光刻将不可避免地增加了晶圆成本。最终,我们希望高数值孔径(High-NA) EUV光刻技术能够用于行业1nm节点的最关键层上。这种技术将推动这些层中的一些多图案化回到单图案化,从而提供成本、产量和周期时间的优势。
Imec对随机缺陷的研究对EUV光刻技术的发展具有重要意义。随机打印故障是指随机的、非重复的、孤立的缺陷,如微桥、局部断线、触点丢失或合并。改善随机缺陷可使用低剂量照射,从而提高吞吐量和成本。
为了加速高NA EUV的引入,我们正在安装Attolab,它可以在高NA EUV工具面世之前测试一些关键的高NA EUV材料(如掩膜吸收层和电阻)。目前Attolab已经成功地完成了第一阶段安装,预计在未来几个月将出现高NA EUV曝光。
除了EUV光刻技术的进步之外,如果没有前沿线端(FEOL)设备架构的创新,摩尔定律就无法延续。如今,FinFET是主流晶体管架构,最先进的节点在6T标准单元中有2个鳍。然而,将鳍片长度缩小到5T标准单元会导致鳍片数量减少,标准单元中每个设备只有一个鳍片,导致设备的单位面积性能急剧下降。这里,垂直堆叠纳米薄片晶体管被认为是下一代设备,可以更有效地利用设备占用空间。另一个关键的除垢助推器是埋地动力轨(BPR)。埋在芯片的FEOL而不是BEOL,这些BPR将释放互连资源路由。
将纳米片缩放到2nm一代将受到n-to-p空间约束的限制。Imec设想将Forksheet作为下一代设备。通过用电介质墙定义n- p空间,轨道高度可以进一步缩放。与传统的HVH设计相反,另一个有助于提高路由效率的标准单元架构发展是针对金属线路的垂直-水平-垂直(VHV)设计。最终通过互补场效应晶体管(CFET)将标准cell缩小到4T,之后充分利用cell层面上的第三维度,互补场效应晶体管通过将n-场效应晶体管与p-场效应晶体管折叠。
趋势2: 在固定功率下,逻辑性能的提高会慢下来
有了上述的创新,我们期望晶体管密度能遵循摩尔所规划的路径。但是在固定电源下,节点到节点的性能改进——被称Dennard缩放比例定律,Dennard缩放比例定律(Dennard scaling)表明,随着晶体管变得越来越小,它们的功率密度保持不变,因此功率的使用与面积成比例;电压和电流的规模与长度成比例。
世界各地的研究人员都在寻找方法来弥补这种减速,并进一步提高芯片性能。上述埋地电力轨道预计将提供一个性能提高在系统水平由于改进的电力分配。此外,imec还着眼于在纳米片和叉片装置中加入应力,以及提高中线的接触电阻(MOL)。
二维材料如二硫化钨(WS2)在通道中有望提高性能,因为它们比Si或SiGe具有更强的栅长伸缩能力。其中基于2d的设备架构包括多个堆叠的薄片非常有前景,每个薄片被一个栅极堆叠包围并从侧面接触。模拟表明,这些器件在1nm节点或更大节点上比纳米片的性能更好。为了进一步改善这些器件的驱动电流,我们着重改善通道生长质量,在这些新材料中加入掺杂剂和提高接触电阻。我们试图通过将物理特性(如生长质量)与电气特性相关联来加快这些设备的学习周期。
除了FEOL, 走线拥挤和BEOL RC延迟,这些已经成为性能改善的重要瓶颈。为了提高通径电阻,我们正在研究使用Ru或Mo的混合金属化。我们预计半镶嵌(semi-damascene)金属化模块可同时改善紧密距金属层的电阻和电容。半镶嵌(semi-damascene) 可通过直接模式和使用气隙作为介电在线路之间(控制电容增加)
允许我们增加宽高比的金属线(以降低电阻)。同时,我们筛选了各种替代导体,如二元合金,它作为‘good old’ Cu的替代品,以进一步降低线路电阻。
趋势3:3D技术使更多的异构集成成为可能
在工业领域,通过利用2.5D或3D连接的异构集成来构建系统。这些有助于解决内存问题,可在受形状因素限制的系统中添加功能,或提高大型芯片系统的产量。随着逻辑PPAC(性能-区域-成本)的放缓,SoC 的智能功能分区可以提供另一个缩放旋钮。一个典型的例子是高带宽内存栈(HBM),它由堆叠的DRAM芯片组成,这些芯片通过短的interposer链路直接连接到处理器芯片,例如GPU或CPU。最典型的案例是Intel Lakefield CPU上的模对模堆叠, AMD 7nm Epyc CPU。在未来,我们希望看到更多这样的异构SOC,它是提高芯片性能的最佳桥梁。
在imec,我们通过利用我们在不同领域(如逻辑、内存、3D…)所进行的创新,在SoC级别带来了一些好处。为了将技术与系统级别性能联系起来,我们建立了一个名为S-EAT的框架(用于实现高级技术的系统基准测试)。这个框架可评估特定技术对系统级性能的影响。例如:我们能从缓存层次结构较低级别的片上内存的3D分区中获益吗?如果SRAM被磁存储器(MRAM)取代,在系统级会发生什么?
为了能够在缓存层次结构的这些更深层次上进行分区,我们需要一种高密度的晶片到晶片的堆叠技术。我们已经开发了700nm间距的晶圆-晶圆混合键合,相信在不久的将来,键合技术的进步将使500nm间距的键合成为可能。
通过3D集成技术实现异质集成。我们已经开发了一种基于sn的微突起互连方法,互连间距降低到7µm。这种高密度连接充分利用了透硅通孔技术的潜力,使>16x更高的三维互联密度在模具之间或模具与硅插接器之间成为可能。这样就大大降低了对HBM I/O接口的SoC区域需求(从6 mm2降至1 mm2),并可能将HBM内存栈的互连长度缩短至多1 mm。使用混合铜键合也可以将模具直接与硅结合。我们正在开发3µm间距的模具到晶圆的混合键合,它具有高公差和放置精度。
由于SoC变得越来越异质化,一个芯片上的不同功能(逻辑、内存、I/O接口、模拟…)不需要来自单一的CMOS技术。对不同的子系统采用不同的工艺技术来优化设计成本和产量可能更有利。这种演变也可以满足更多芯片的多样化和定制化需求。
趋势4:NAND和DRAM被推到极限非易失性存储器正在兴起
内存芯片市场预测显示,2020年内存将与2019年持平——这一变化可能部分与COVID-19减缓有关。2021年后,这个市场有望再次开始增长。新兴非易失性存储器市场预计将以>50%的复合年增长率增长,主要受嵌入式磁随机存取存储器(MRAM)和独立相变存储器(PCM)的需求推动。
NAND存储将继续递增,在未来几年内可能不会出现颠覆性架构变化。当今最先进的NAND产品具有128层存储能力。由于晶片之间的结合,可能会产生更多的层,从而使3D扩展继续下去。Imec通过开发像钌这样的低电阻字线金属,研究备用存储介质堆,提高通道电流,并确定控制压力的方法来实现这一路线图。我们还专注于用更先进的FinFET器件取代NAND外围的平面逻辑晶体管。我们正在 探索 3D FeFET与新型纤锌矿材料,作为3D NAND替代高端存储应用。作为传统3D NAND的替代品,我们正在评估新型存储器的可行性。
对于DRAM,单元缩放速度减慢,EUV光刻可能需要改进图案。三星最近宣布EUV DRAM产品将用于10nm (1a)级。除了 探索 EUV光刻用于关键DRAM结构的模式,imec还为真正的3D DRAM解决方案提供了构建模块。
在嵌入式内存领域,我通过大量的努力来理解并最终拆除所谓的内存墙,CPU从DRAM或基于SRAM的缓存中访问数据的速度有多快?如何确保多个CPU核心访问共享缓存时的缓存一致性?限制速度的瓶颈是什么? 我们正在研究各种各样的磁随机存取存储器(MRAM),包括自旋转移转矩(STT)-MRAM,自旋轨道转矩(SOT)-MRAM和电压控制磁各向异性(VCMA)-MRAM),以潜在地取代一些传统的基于SRAM的L1、L2和L3缓存(图4)。每一种MRAM存储器都有其自身的优点和挑战,并可能通过提高速度、功耗和/或内存密度来帮助我们克服内存瓶颈。为了进一步提高密度,我们还在积极研究可与磁隧道结相结合的选择器,这些是MRAM的核心。
趋势5:边缘人工智能芯片行业崛起
边缘 AI预计在未来五年内将实现100%的增长。与基于云的人工智能不同,推理功能是嵌入在位于网络边缘的物联网端点(如手机和智能扬声器)上的。物联网设备与一个相对靠近边缘服务器进行无线通信。该服务器决定将哪些数据发送到云服务器(通常是时间敏感性较低的任务所需的数据,如重新培训),以及在边缘服务器上处理哪些数据。
与基于云的AI(数据需要从端点到云服务器来回移动)相比,边缘 AI更容易解决隐私问题。它还提供了响应速度和减少云服务器工作负载的优点。想象一下,一辆需要基于人工智能做出决定的自动 汽车 。由于需要非常迅速地做出决策,系统不能等待数据传输到服务器并返回。考虑到通常由电池供电的物联网设备施加的功率限制,这些物联网设备中的推理引擎也需要非常节能。
今天,商业上可用的边缘 AI芯片,加上快速GPU或ASIC,可达到1-100 Tops/W运算效率。对于物联网的实现,将需要更高的效率。Imec的目标是证明推理效率在10.000个Tops /W。
通过研究模拟内存计算架构,我们正在开发一种不同的方法。这种方法打破了传统的冯·诺伊曼计算模式,基于从内存发送数据到CPU(或GPU)进行计算。使用模拟内存计算,节省了来回移动数据的大量能量。2019年,我们演示了基于SRAM的模拟内存计算单元(内置22nm FD-SOI技术),实现了1000Tops/W的效率。为了进一步提高到10.000Tops/W,我们正在研究非易失性存储器,如SOT-MRAM, FeFET和基于IGZO(铟镓锌氧化物)的存储器。
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