前韩国总统文在寅很早在 5 月 9 日大约 10 分钟的告别演说中就提到了贸易摩擦。
“我不会忘记整个国家如何团结起来克服日本不公平的出口管制带来的危机,”文在寅说。
这些变化意味着日本企业必须单独申请氟化氢、用于极紫外光刻的光刻胶和氟化聚酰亚胺的出口许可证。
METI 表示,它只是在实施通常需要的出口程序。但韩国政府强烈谴责这些措施。韩国将其解释为对 2018 年 10 月最高法院裁决下令现在的新日铁向前韩国战时劳工支付赔偿金的经济报复。
韩国人抵制日本产品以应对出口管制。据说东京和首尔之间的关系已跌至战后最低点。
文在寅访问了韩国芯片制造材料制造商,以争取对国家自给自足的支持。他的政府每年拨出约 2 万亿韩元(按当前汇率计算为 15.5 亿美元)来资助研发,以“化危机为机遇”。
但韩国国际贸易协会的数据与文在寅的言论相矛盾。
氟化氢方面,2019 年 6 月后,从日本进口的价值大幅下降。与 2018 年相比,2020 年下降 86%,2021 年同比反d 34%。2022 年 1 月至 4 月期间,进口量同比增长 30%。
光刻胶进口量在 2020 年实现了两位数的同比增长,而氟化聚酰亚胺的进口量仅略有下降。
“除了氟化氢之外,没有任何特殊影响,”一位日本材料制造商的消息人士说。
2021 年,韩国从日本进口的最大半导体制造设备进口额同比增长 44%,达到 63 亿美元。韩国与日本的贸易逆差全面扩大。
IBK Securities 专门研究材料行业的分析师 Lee Geon-jae 表示:“现有的半导体生产线需要停止以使用替代材料,因此芯片制造商不愿采用额外的本土产品。”
在实现自给自足方面缺乏进展反映在韩国股市。Soulbrain Holdings 建立了生产国产氟化氢的品牌,其股价从 2019 年 6 月开始飙升,一度触及 70000 韩元。最近它已经跌破 20000 韩元,创下六年来的最低点。
与此同时,日本当局的行为显然引起了韩国企业的不信任。
芯片制造巨头三星电子和 SK 海力士痛苦地意识到关闭工厂的风险。这导致向可以替代日本制造材料的供应商提供财政支持和技术转让。
三星从半导体和显示器中获得近 1000 亿美元的年收入——是日本最大的芯片制造商铠侠控股的八倍。三星是日本供应商的主要客户。韩国本土材料供应链将对日本工业造成打击。
现在的焦点转移到韩国新总统尹锡烈政府的下一步行动上。6 月 16 日发布的经济议程中没有提到日本自由供应链或本地化的字眼。
尹锡烈在试图解冻双边关系时可能希望避免激怒日本。但首尔没有理由停止尝试转向国内生产。
“从经济安全的角度来看,本土的材料供应是必要的,”尹锡烈政府内部人士表示。
为韩国打下半导体产业基础的"元老"、前三星电子半导体研究所所长Kim Kwang-gyo愁云满面。Kim Kwang-gyo在接受《韩国经济新闻》采访时表示:"现在是竞争国家如何投资、技术水平如何都一目了然的'开卷'竞争时代,韩国政府似乎把半导体产业看的太轻松了"。Kim Kwang-gyo认为韩国政府层面对半导体产业的投资和支援远远不足。
Kim Kwang-gyo于1979年在三星电子设立第一个半导体研究所,并担任了4年的第一任研究所所长。到2000年代初为止,Kim Kwang-gyo历任三星电子美国普林斯顿研究所所长、韩国半导体显示器技术学会首任会长等职务。
据韩国半导体显示器学会消息,美国政府宣布,从今年开始到2026年为止,将投入105亿美元,培养半导体人才。中国台湾地区制定了每年确保1万名新半导体人才的战略。
Kim Kwang-gyo斩钉截铁地说,“韩国政府首先应该改变对半导体产业的犹豫态度。如果不能解决人力不足或产业规制问题,韩国半导体产业可能会在几年内倒闭。政府和学界等应该积极支援并推动企业发展半导体产业。"
Kim Kwang-gyo还表示,失去半导体第一的位置就等于失去了所有未来增长动力。因为智能手机、 汽车 、机器人等领域的半导体产品数量正在持续增加。预计世界半导体销售额将从去年的702万亿韩元(1人民币约合193韩元)增长到2030年的1268万亿韩元。
三星电子1974年以50万美元收购了韩国半导体,开始了半导体事业。"三星在一开始并没有做好半导体业务。" Kim Kwang-gyo回忆说,在初期,三星电子还被评价为技术能力落后于美国和日本10年以上。"当时甚至有职员说如果被调到半导体,就会辞职,半导体业务的发展环境非常恶劣。"
Kim Kwang-gyo还表示,当时三星电子向日本提出技术合作或技术引进,日方称“你们还没有达到合作的水平”。“那种被蔑视的感受,记忆犹新。”Kim Kwang-gyo回忆称,“在这种情况下,已故三星电子前会长李秉喆表示,总有一天会有机会的, 一定要拿行业第一。从那时开始三星电子集中精力进行技术、人力投资。"
Kim Kwang-gyo表示,持续的投资造就了领先的三星电子, 其中也有运气的成分。20世纪80年代,随着低利率、低油价、低韩元价值等"三低利好"的到来,三星电子半导体的地位迅速上升。
"认真准备才能抓住机会,这一点无论是上世纪7、80年代,还是现在都一样"Kim Kwang-gyo表示,要展望10年后、20年后,从现在一步一步地做准备。
《金融时报》6月26日谈到了日本的半导体人才问题,东芝、索尼等日本最大的半导体制造商警告称,政府振兴国内芯片行业之举正受到工程师短缺的威胁。
在预计出现劳动力短缺之际,日本正努力增加半导体投资,以加强经济安全,应对新冠疫情下,供应链中断和芯片短缺的问题。
上个月,一家电子行业机构在向日本经济产业省发出的呼吁中表示,截至2030年的未来五年是日本半导体行业在多年失去全球市场份额后“重新站稳脚跟的最后也是最大机会”。
日本电子信息技术产业协会表示,该行业的成功取决于能否获得足够的人才来创新和运营其芯片工厂。据估计,在未来10年,8家大型生产商将需要招聘约3.5万名工程师,以跟上投资的步伐。
日本半导体产业协会半导体委员会政策提案工作组负责人、东京科学大学教授Hideki Wakabayashi表示:“人们经常说半导体缺乏,但工程师才是最缺的。”
20世纪80年代末,日本半导体公司大手笔扩大生产,超过了美国,占据全球市场份额的一半以上。但在与华盛顿发生激烈的贸易冲突后,日本将主导地位拱手让给了韩国和中国大陆的公司。
这导致了2008年全球金融危机后工程师的大规模裁员。Hideki Wakabayashi说,这就是今天没有足够资深经验工程师的原因。
闪存制造商铠侠(JEITA工作组的一部分)的经理Toyoki Mitsui表示,大学学习半导体的学生现在倾向于加入金融机构或 科技 公司,因为芯片行业早已失去吸引力。
为了刺激创新和培养未来的员工,东芝、索尼和其他公司正在与全国最好的理科大学合作,并为芯片研究和招聘投入更多资金。
上个月,美国总统乔·拜登和日本首相岸田文雄承诺加强半导体制造能力,并在开发先进芯片方面加强合作。
台积电正与索尼联手,在南部九州岛建设一家价值86亿美元的工厂,计划为该工厂招聘约1700名工人。政府表示,将提供高达4760亿元人民币(35亿美元)的补贴。
越来越多的工厂即将投产。铠侠与其合资伙伴西部数据正斥资近1万亿日元在日本中部建造一家工厂,该工厂将于今年秋季投产。此外,其还会再拨款1万亿日元,在日本北部建造一家定于明年完工的工厂。
瑞萨电子将投资900亿日元,重启2014年关闭的一家工厂,以扩大电动 汽车 用功率半导体的生产。Recruit的顾问Kazuma Inoue指出:“直到20世纪10年代中期,日本在投资和招聘方面一直与世界其他国家存在分歧,尽管全球芯片产业规模已经翻了一番。”
然而Kazuma Inoue表示,很难找到工人。根据日本统计局发布的数据,25岁至44岁的电子元件、设备和电路从业人员数量从2010年的38万人下降到2021的24万人。
东芝电子元件部门的某高管Takashi Miyamori表示:“大多数日本理科学生对IT更感兴趣,而不一定是半导体,全球各地都在争夺最优秀的工程师,我们需要找到提高竞争力的方法。”
波长可调红外发光二极管是由柔性聚酰亚胺衬底上的黑磷和二硫化钼异质结构组成。资料来源:Kim hygjin /UC Berkeley
压力和紧张,运用得当,有时可以产生惊人的结果。
这就是由加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系领导的研究人员发现的一种新兴半导体材料——黑磷(BP)——用于制造两种光电器件:发光二极管(LEDs)和光探测器。
根据研究作者Ali Javey的说法,在机械压力下,BP可以被诱导发射或探测到波长范围合适的红外(IR)光,波长从2.3到5.5微米,横跨短波到中波的红外波段,并且在室温下可逆地这样做。林半导体加工研究特聘教授和电气工程教授,博士后研究员金炯镇。哈维还是劳伦斯伯克利国家实验室的资深科学家。
Javey和Kim说,他们的发现意义重大,不仅在于达到这些波长的能力,而且在于可调谐地在一个设备中做到这一点。目前的技术将需要多个庞大的设备和不同的半导体材料来实现类似的结果。
他们在《自然》杂志上描述了他们的发现。
Javey和Kim说,能够在一个设备中使用更广泛的红外光谱,可以帮助满足在光通信、热成像、 健康 监测、光谱学、化学传感等领域日益增长的应用需求。为了证明这种灵活性,研究人员使用他们的一种新设备来检测多种气体。
当柔性衬底弯曲时,柔性衬底上的黑磷发生应变。资料来源:Kim hygjin /UC Berkeley
伯克利领导的研究小组发现,在光电设备中使用薄层BP,并使其承受不同程度的应变,可在出乎意料的大范围内实现可逆可调输出波长。BP和其他半导体材料的输出波长是一种被称为带隙的特性。
光电子器件工作的光谱范围很大程度上取决于其半导体材料的带隙。对于给定的应用,可以使用不同的方法来获得所需的工作波长。例如,合金——不同成分的材料——和应变可以用来调节带隙。虽然这些方法确实有效,但它们产生的设备具有固定的工作波长。
“在我们的工作中,我们可以主动改变黑磷的带隙,这样单个光电探测器或LED就可以在大约2到5微米的范围内改变其工作波长,”Kim说。
“我们可以来回多次,只要我们想,”Kim说,基于BP的设备的可逆可调谐波长。他说,他们利用了BP的“神奇”特性,特别是它在应变下的带隙变化,比传统半导体材料观测到的要大得多。
Javey说:“这个装置本身就有创新,但是我们使用的黑磷材料也有固有的独特特性(带隙和应变敏感性),我们将这两个关键特性结合起来。”
黑磷是一种像石墨烯一样的二维材料。在一种被称为剥离的过程中,研究人员使用透明胶带将这种材料的纳米薄层剥离,然后将其转移到柔性聚合物基底上,在这种情况下,是聚对苯二甲酸乙二醇(PETG)。
应变的应用可以主动、可逆地调制黑磷电磁波的波长和光子能量。资料来源:Kim hygjin /UC Berkeley
Kim说:“由于它具有机械灵活性,我们可以将其弯曲到所需的半径,并可控制地向BP施加应变。”即弯曲成为一个有效的调节BP带隙的旋钮。
事实上,由于它的褶皱晶格结构,金说,BP显示出独特的应变依赖性质,除了带隙,包括可调谐范德华相互作用和压电。他说,由于BP的薄膜性质,菌株可以用可逆的方式应用到BP上。
在其中一个应用中,研究人员使用了一种叫做非色散红外气体传感的技术。因为每一种气体都有自己的吸收带,也就是它在特定波长吸收的光量,一个输出波长足够的可调谐红外LED可以探测到,例如,人类呼吸排出的二氧化碳。这是因为这种气体吸收的光在4.3微米左右,在2.3到5.5微米的设备范围内。其他可调BP led可检测的气体包括甲烷和水。
BP光电探测器的一个应用可能是热成像。例如,它可以用在夜视镜中,探测任何放热热源,比如人体。这种可调谐的光电探测器将能够在红外波长范围内进行选择性热成像。
Javey说,从材料的角度来看,人们对识别这种波长范围内效率更高的新型半导体很感兴趣。“那时我们开始研究黑磷,因为我们已经知道它有一个与中波长IR重叠的带隙。从那时起,我们研究了如何使用这种材料制造高效的设备,如led和光电探测器。但这里的新特性是可调性——你可以在大波长范围内用应变主动调整设备。”
接下来,Javey说,“我认为这个设备的概念可以应用到光谱的其他部分,甚至可以制造可以在可见区域运行的设备。”例如,如果这些概念和材料能够通过微型化的机电设备以可制造、可扩展的方式结合在一起,就可以实现新型显示器。”
1.单分子气体侦测
石墨烯独特的二维结构使它在传感器领域具有光明的应用前景。巨大的表面积使它对周围的环境非常敏感。即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。这检测目前可以分为直接检测和间接检测。通过穿透式电子显微镜可以直接观测到单原子的吸附和释放过程。通过测量霍尔效应方法可以间接检测单原子的吸附和释放过程。当一个气体分子被吸附于石墨烯表面时,吸附位置会发生电阻的局域变化。当然,这种效应也会发生于别种物质,但石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质,能够侦测这微小的电阻变化。
2.光能飞行器
中国南开大学2015年6月中在《自然》期刊下属的自然光学期刊发布了一则研究报告,[66]陈永胜教授其团队发现一种特殊三维构型的石墨烯块,在室温且真空无阻力下被光线照射时居然会被推进移动,其效应是巨观的而非微观,半公分立方大小的实验体被光线照射后前进了数公分距离,其原理还是谜,推测可能是该种构型石墨烯在受光后瞬间会产生大电子流,其非常适合用于太空领域的太阳帆,计算得知约50平方米的石墨烯帆能让5公斤的酬载物在20分钟加速到第一宇宙速度。
3.石墨烯纳米带
为了要赋予单层石墨烯某种电性(比如制造晶体管),会按照特定样式切割石墨烯,形成石墨烯纳米带(Graphene nanoribbon)。切开的边缘形状可以分为锯齿形和扶手椅形。采用紧束缚近似模型做出的计算,预测锯齿形具有金属键性质,又预测扶手椅形具有金属键性质或半导体性质;到底是哪种性质,要依宽度而定。可是,近来根据密度泛函理论计算得到的结果,显示出扶手椅形具有半导体性质,其能隙与纳米带带宽成反比,实验结果确实地展示出,随着纳米带带宽减小,能隙会增大。但是,直至2008年2月,尚没有任何测量能隙的实验试着辨识精确边缘结构。
石墨烯纳米带的结构具有高电导率、高热导率、低噪声,这些优良品质促使石墨烯纳米带成为集成电路互连材料的另一种选择,有可能替代铜金属。有些研究者试着用石墨烯纳米带来制成量子点,他们在纳米带的某些特定位置改变宽度,形成量子禁闭(quantum confinement)。
石墨烯纳米带的低维结构具有非常重要的光电性能:粒子数反转和宽带光增益。这些优良品质促使石墨烯纳米带放在微腔或纳米腔体中形成激光器和放大器。 根据2012年10月的一份研究表明有些研究者试着用石墨烯纳米带应用于光通信系统,发展石墨烯纳米带激光器。
4.集成电路
石墨烯具备作为优秀的集成电路电子器件的理想性质。石墨烯具有高的载子迁移率(carrier mobility),以及低噪声,允许它被用作在场效应晶体管的通道。问题是单层的石墨烯制造困难,更难作出适当的基板。
根据2010年1月的一份报告中,对SiC外延生长石墨烯的数量和质量适合大规模生产的集成电路。在高温下,在这些样品中的量子霍尔效应可以被测量。另请参阅IBM在2010年的工作的晶体管一节中,速度快的晶体管'处理器'制造了2-英寸(51-毫米)的石墨烯薄片。
2011年6月,IBM的研究人员宣布,他们已经成功地创造了第一个石墨烯为基础的集成电路-宽带无线混频器。电路处理频率高达10 GHz,其性能在高达127℃的温度下不受影响。
5.石墨烯晶体管
2005年,Geim研究组与Kim研究组发现,室温下石墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁移率(约10 am /V·s),并且受温度和掺杂效应的影响很小,表现出室温亚微米尺度的d道传输特性(300 K下可达0.3 m),这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势,使电子工程领域极具吸引力的室温d道场效应管成为可能。较大的费米速度和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间,超高频率的 *** 作响应特性是石墨烯基电子器件的另一显著优势。在现代技术下,石墨烯纳米线可以证明一般能够取代硅作为半导体。
6.透明导电电极
石墨烯良好的电导性能和透光性能,使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等,都需要良好的透明电导电极材料。特别是,石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡优良。由于氧化铟锡脆度较高,比较容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以沉积于大面积区域。
通过化学气相沉积法,可以制成大面积、连续的、透明、高电导率的少层石墨烯薄膜,主要用于光伏器件的阳极,并得到高达1.71%能量转换效率;与用氧化铟锡材料制成的元件相比,大约为其能量转换效率的55.2%。
7.导热材料/热界面材料
2011年,美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)学者首先报道了垂直排列官能化多层石墨烯三维立体结构在热界面材料中的应用及其超高等效热导率和超低界面热阻。
场发射源及其真空电子器件
早在2002年,垂直于基底表面的石墨烯纳米墙就被成功制备出来。它被看作是非常优良场致发射电子源材料。最近关于单片石墨烯的电场致电子发射效应也见诸报道。
8.超级电容器
由于石墨烯具有特高的表面面积对质量比例,石墨烯可以用于超级电容器的导电电极。科学家认为这种超级电容器的储存能量密度会大于现有的电容器。
9.海水淡化
研究表明,石墨烯过滤器可能大幅度的胜过其他的海水淡化技术。
10.太阳能电池
南加州大学维特比工程学院的实验室报告高度透明的石墨烯薄膜的化学气相沉积法在2008年的大规模生产。在这个过程中,研究人员创建超薄的石墨烯片,方法是在甲烷气体中的镍板上,由首先沉积的碳原子形成石墨烯薄膜的形式。然后,他们在石墨烯层之上铺一层热塑性保护层,并且在酸浴中溶解掉下面的镍。在最后的步骤中,他们把塑料保护的石墨烯附着到一个非常灵活的聚合物片材,它可以被纳入一个有机太阳能电池(石墨烯光伏电池)。石墨烯/聚合物片材已被生产,大小范围在150平方厘米,和可以用来生产灵活的有机太阳能电池。这可能最终有可能运行能覆盖广泛的地区的廉价太阳能电池,就像报纸印刷机的印刷报纸一样(卷到卷, (roll-to-roll))。
2010年,Xinming Li和Hongwei Zhu等人首次将石墨烯与硅结合构建了一种新型的太阳能电池。在这种简易的石墨烯/硅模型中,石墨烯不仅可以作为透明导电薄膜,还可以在与硅的界面处分离光生载流子。这种可以与传统硅材料结合的结构,为推动基于石墨烯的光伏器件开辟了新的研究方向。
11.石墨烯生物器件
由于石墨烯的可修改化学功能、大接触面积、原子尺寸厚度、分子闸极结构等等特色,应用于细菌侦测与诊断器件,石墨烯是个很优良的选择。
科学家希望能够发展出一种快速与便宜的快速电子DNA定序科技。它们认为石墨烯是一种具有这潜能的材料。基本而言,他们想要用石墨烯制成一个尺寸大约为DNA宽度的奈米洞,让DNA分子游过这奈米洞。由于DNA的四个碱基(A、C、G、T)会对于石墨烯的电导率有不同的影响,只要测量DNA分子通过时产生的微小电压差异,就可以知道到底是哪一个碱基正在游过奈米洞。这样,就可以达成目的。
12.抗菌物质
中国科学院上海分院的科学家发现石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长超级有效,而且不会伤害到人体细胞。假若石墨烯氧化物对其他细菌也具有抗菌性,则可能找到一系列新的应用,像自动除去气味的鞋子,或保存食品新鲜的包装。
13.石墨烯感光元件
一群来自新加坡专精于石墨烯材质研究的科学家们,现在研发出将石墨烯应用于相机感光元件的最新技术,可望彻底颠覆未来的数位感光元件技术发展。
新加坡南洋理工大学学者,研发出了一个以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件,可望透过其特殊结构,让感光元件感光能力比起传统CMOS或CCD要好上1,000倍,而且损耗的能源也仅需原本的1/10。这个感度几乎提升到爆表的最新感光元件技术,根据资料,实际上还真的厉害到超出人眼可视的中红外线范围。与许多新的感光元件技术相同,这项技术初期将率先被应用在监视器与卫星影像领域之中。但研究也指出,此技术终将应用在一般的数码相机 / 摄影机之上,假若真的进入消费领域以石墨烯打造的最新感光元件,还可能制造成本压到现今的1/5低。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)