西安半导体产业园
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一种全新的碳基材料——一氧化石墨烯(GMO)由美国威斯康辛大学米尔沃基分校的科学家在日前发现,据电磁流量计获悉,该半导体新材料由碳家族的神奇材料石墨烯合成,有助于碳取代硅,应用于电子设备中。该团队在研究一种混合纳米材料时,无心插柳得到了GMO。起初,他们的研究对象是一种由碳纳米管(将石墨烯卷成圆柱状得到)组成的、表面饰有氧化锡纳米粒子的混合纳米材料,陈俊鸿用这种混合材料制造出了高性能、高效率而廉价的传感器。为了更好地了解这种混合材料的性能,科学家们需要想方设法让石墨烯变身为其“堂兄弟”——能大规模廉价生产的绝缘体氧化石墨烯(GO)。GO由石墨烯不对齐地堆叠而组成。实验中,陈俊鸿和物理学教授马瑞加·加达得兹斯卡在真空中将GO加热以去掉氧。然而,GO层中的碳和氧原子没有被破坏而是变得排列整齐,变成了有序的、自然界并不存在的半导体GMO。该研究团队接下来需要了解什么触发了这种材料的重组以及什么环境会破坏GMO的形成。威斯康辛大学米尔沃基分校表面研究实验室的主任迈克尔·梅韦纳说:“还原反应会去除氧,但实际上,我们获得了更多氧,因此,我们需要了解的事情还有很多。”该研究团队的成员、力学工程教授陈俊鸿(音译)表示:“石墨烯研究领域的主要驱动力之一是使这种材料成为半导体,我们通过对石墨烯进行化学改性得到了新材料GMO。GMO展示出的特性表明,它比石墨烯更容易大规模生产。”因为GMO是单层形式,因此其或许可应用于与表面催化有关的产品中。他们正在探索其在锂离子电池阳极的用途,GMO有可能提升锂离子阳极的效能。研究人员埃里克·马特森说:“我们认为氧会离开,留下多层石墨烯,但结果却并非如此,让我们很吃惊。”据电磁流量计了解,石墨烯的导电、导热性能极强,远超硅和其他传统的半导体材料,而由硅制成的晶体管的大小正接近极限,科学家们认为,纳米尺度的碳材料可能是“救命稻草”,石墨烯未来有望取代硅成为电子元件材料。据统计,2000 年至今是 Fabless(无晶圆)类公司快速发展时期,此前全球半导体行业主要遵循的是设计、制造一体化的 IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造)发展模式。根据市场统计结果,去年全球半导体产值超过 3700 亿美元,其中 65%到 70%左右是由设计制造一体的 IDM 公司贡献的。主要贡献者 Intel、三星,这两家今年的产值将达到 1000 亿美元。 坚持三个技术方向作为一家中国本土 IDM 公司,士兰微拥有自己的生产线,主要用于生产特色工艺的产品。陈向东说:在特色工艺上,我们将沿着三个方向走。 第一个方向是 MEMS 传感器。士兰微的 MEMS 传感器项目得到了国家 02 科技重大专项的支持,给了很大的鼓励。其重点是开发三轴加速度传感器、三轴陀螺传感器、空气压力传感器。到目前为止,除了这几款产品,还推出了六轴的惯性单元,以及红外光感、三轴地磁传感器和硅麦克风等产品。目前,士兰微是国内唯一一家有能力为国内主要手机厂商提供除摄象头和指纹传感器外所有其他全部传感器产品的企业。 第二个方向是高压集成电路,这一业务支撑了士兰微的电源管理,包括高压半桥产品的发展。尽管士兰微在高压芯片方面属于国内进步很快的企业,但陈向东指出,有些工艺目前在士兰微现有的 6 英寸生产线上还较难做到最好的性价比。 第三个方向是半导体功率器件。IGBT 是现在市场上大热的产品,也是士兰微选择必须做出名堂的技术方向。现在士兰微的功率器件产量在国内也是名利前茅,IGBT 现有的 6 英寸生产线一个月投片已经达到 12000 甚至 15000 片。 近期抓好两个产品方向陈向东说,在确定 3 个技术方向后,近期士兰微将关注两个产品方向。 一个是 MEMS 传感器。现在,在智能手机、物联网及可穿戴设备上,MEMS 传感器有着广泛的应用,市场上的需求量会非常大。不过对于这种产品,只有设计制造一体的企业才有机会发展好,纯 Fabless 公司做 MEMS 传感器难度会非常大,未来的发展也会有瓶颈。 二是功率模块。最近三年,白电技术有了很大的进步,主要体现在变频技术上。如变频空调、 变频洗衣机已经非常普遍。另外,LED 照明、工业机器人、乘用车和电动汽车等都会大量使 用功率器件。现在全球的功率器件如 IGBT 产品主要被欧美公司和日本企业垄断,这类产品对技术开发要求比较高。士兰微现在正好赶上这班车,其功率模块的开发已经积累了六七年的经验,现在成长速度很快。士兰微的变频模块在国内几家主要白电厂家中已经有上百万颗以上的供应量,预估未来几年的供货量将倍增。 最重要的是,这些产品均由士兰微自己的研发团队研制,包括 MEMS、IGBT 等系列产品。 打下三个基础士兰微坚持按照 IDM 模式走到今天,除了三个技术方向、两个产品方向之外,还有哪些积累呢?陈向东表示:“我们还打下了三个基础。一是建立了完整的产业链。现在的士兰微已经具备芯片设计、制造、封装等全产业链生产能力。芯片制造现有 5 英寸和 6 英寸产线各一条,这两条芯片生产线建于 2001 年和 2005 年,到现在为止,产出为每月 21 万片。在 6 英寸及以下产线的产能上,士兰微排名全球第五位,这是相当不容易的。此外,特色封装还是士兰微在功率器件和 MEMS 传感器产品上取得突破的重要保证。”欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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