国产半导体设备的新机遇与挑战

国产半导体设备的新机遇与挑战,第1张

半导体工业是电子工业的一个分支,本质上仍然是制造业。与网路产业不同的是,半导体产业仍然需要制造设备和工厂,有特定的产品要生产,并且需要设计、生产、包装、测试和销售。简单来说,整个产业链分为三大环节:上游公司定义与设计 芯片 、中流晶片制造芯片、下游厂商将芯片应用于个人电脑、手机等领域。

       产业链的上游是电子自动化设计(EDA)软件供应商和集成电路设计公司。EDA主要有三家Synopsys、Cadence和Mentor,公司在不同领域的专业知识,但业务也是交叉的,国内厂商有华达九天。设计公司有英特尔、高通、联发科技、博通等,国内设计公司有华为海斯、紫光占瑞和惠定科技等。

图1半导体产业链上游企业

        产业链的中间环节是由许多以晶圆制造商为核心的企业组成的。知名的晶片制造商包括英特尔、三星、台积电、格罗芬德和中芯国际,它们需要从设备制造商那里购买设备。此外,亦有需要向其他原料制造商购买制造晶片所需的消耗品。所购设备主要包括光刻机、蚀刻设备和沉积设备;采购的原材料主要包括单晶硅、光刻胶、湿式电子化学品、特种气体等。芯片生产完成后,将交给封装测试制造商对芯片进行测试和封装。包装企业是具有代表性的月光、安全和国内长期动力技术,通福微动力和天水华天。

图二:产业链中游企业

        下游企业是联系最广泛的公司,包括移动电话制造商苹果、三星、华为、特斯拉和比亚迪在汽车领域,联想和惠普在个人电脑领域。此外,还有物联网、医疗电子等应用。

图3:下游企业、芯片应用和具有代表性的公司

        半导体行业设备的头等大事,芯片节电的速度取决于工艺,工艺取决于设备。

        一、摩尔定律接近极限,集成电路技术成熟,产业成熟,成本和服务将决定成熟产业的核心竞争力。

       迈克尔·波特指出,在产业成熟的过程中,成本和服务将成为产业的核心竞争力。

       英特尔(Intel)联合创始人戈登·摩尔(GordonMoore)在1965年提出,当价格保持不变时,集成电路类的元件数量将每18至24个月翻一番,性能将翻一番。简单地说,在大约两年的时间里,消费者将能够以同样的价格购买性能是现在的两倍的芯片。在过去的40年里,集成电路工业的发展一直遵循摩尔定律,但它不可能永远持续下去。近年来,技术更新周期有所放缓。

图4摩尔定律预测了每个集成电路的晶体管数目。

       可以观察到,台积电2011年生产28 nm、2015年生产16 nm、2018年量产7 nm、20 nm和12 nm 10 nm以及其他升级的过度生产工艺。先进的工艺更新周期已经从最初的18个月减缓到2年,现在已经放缓到3年左右,未来5 nm甚至3 nm的更新周期可能会更长。

       直到2000年,在光刻市场上有三家供应商,即尼康、佳能和阿斯梅尔。目前,ASMAI家族是唯一留在20 nm的公司,另外两家由于研发和利润压力而放弃最新光刻技术的开发。其余的Asmae占光刻市场的80%。

图5:半导体工艺已慢慢接近物理极限

       这些迹象表明,集成电路制造工艺的进步越来越困难,集成电路产业正在从成长性向成熟性转变。在成熟的产业过程中,成本和服务将成为产业的核心竞争力。

       以成熟的传统汽车工业为例。2004年,该波导从南汽集团撤出。一年前,该公司获得了超过1亿元人民币的58股股份,以控制南汽集团无锡汽车车身有限公司。前后一年左右的对比如此之大,正是由于产业竞争策略的制定错误。不可否认,在2004年左右,中国的汽车工业仍然是一个积极的行业,而且这个行业已经以惊人的速度发展。我国庞大的人口和潜在的巨大需求一直是支撑着工业发展的巨大推动力,在一个快速增长的工业中。一个企业只需要伴随着工业的进步就行了,不需要太多的努力。这也许是《波导》进入汽车行业的原因,但随着汽车行业竞争的升温,无论是美国汽车巨头通用汽车和福特,还是德国大众和奔驰,以及日本的丰田和本田汽车,他们关注成本优势,同时也关注本土汽车企业,他们在中国市场上的竞争加剧,这减少了中国汽车行业巨大利润的泡沫。对于当时的汽车工业企业来说,汽车工业增长缓慢,客户多年来积累的知识和经验,以及更为成熟的技术,带来的结果是,竞争趋势变得更加注重成本和服务。这一发展改变了市场对企业在该行业取得成功的需求。

       这与过去三四十年来集成电路的发展非常相似,芯片的性能主要取决于设计技术和制造技术。在过去的二十年里,芯片随着制造技术的进步而不断进步,而设计技术并没有得到很大的更新。PC芯片仍然是以Intel公司为主导的X86体系结构,而复杂计算机指令集的CISC迁移则是由ARM体系结构主导的。采用精简的计算机指令集(RISC)。制造技术依赖于制造设备的技术进步,现在设备的进步已经接近半导体的物理极限。据专家预测,半导体芯片制造工艺的物理极限为2~3 nm。摩尔定律似乎是十年来唯一可以再做的事情&现状;生存与现状;。

       缓慢的增长、更多的知识客户和更先进的技术已经导致了竞争趋势变得更加以成本为导向和服务为导向。随着产品标准化、成本和技术成熟度的日益重视,产业转型往往出现明显的国际竞争。

      在国际竞争中,国内企业的劣势在于起步较晚,但从后来的分析中我们可以看出,企业之间的差距正在逐年缩小。现在差距大约是2 - 3年。优点是(1)低。研发成本,制造成本和技术支持成本(2)所有研发人员和技术支持人员均在中国,可以提供更及时,更低成本的现场技术支持。 (3)研发人员更贴近国内市场,了解客户需求,并提供定制服务

       1。成本优势:国内企业在研发成本和原材料成本方面具有绝对的竞争优势。

      所有国际设备制造商都在中国设有办事处。他们主要负责各种生产线的设备销售和技术支持工作。它们不涉及研发和制造。众所周知,信息和通信技术行业的硕士学位毕业生每年在家领取20万至40万元人民币。在美国等发达国家,这一数字将增至80,000美元至100,000美元,是国内水平的两倍以上。设备巨头asml每年的营收占总收入的10%至15%。近年来,由于进程日益先进,这一数字有所增加。生产中原材料的成本占经营成本的50<垃圾&GT-60<垃圾&GTlt垃圾&GT想到未来在设备更新缓慢,我们在人为研发成本上的绝对成本优势,和原材料价格,当国内半导体设备会发光。

      2。服务优势:国内企业可提供更完善、更方便的现场技术支持,增加客户粘性。

       外资企业的高服务成本已成为国内企业的共识。在这方面,国内企业可以依靠本地优势,提供更及时、更低的售后服务费用,以改善下游客户对公司的粘度和满意度。今后,公司应在不断拓展市场的基础上,努力构建和完善大客户的服务体系。具体措施包括为特定重点客户量身定制服务方案,在国内集成电路产业集中的地区建立综合工艺和技术支持中心,以及人员和技术的快速反应。为客户提供更完善、更方便、更及时的增值服务等。

       在行业竞争需要密集的本地化营销服务或密集的客户交易的市场中,全球公司将难以在综合的全球基础上与本地竞争者竞争。虽然全球公司在分散的单位中为客户提供服务,但在实施过程中,管理任务非常庞大,但本地公司对客户服务请求的响应能力更强。

       3.市场优势:研发人员更贴近国内市场,了解客户需求,提供定制化服务。

       先进的工艺不能由设备制造商单独完成,而是设备和制造商联合研发的结果。国内设备的研发人员在国内,国际制造商不能这样做。除了提供技术支持外,国际制造商的技术支持人员还需要将遇到的问题发送给公司的研发人员进行改进。优化设备.所以我们往往更贴近国内的客户,更了解国内生产线的客户需求。

二、新型合作竞争关系

      值得注意的是,传统的企业竞争模型只提到了企业与五种力量之间的竞争,而没有考虑到企业与五种力量之间的合作。在某些环境中,这些企业既有竞争关系,也有合作关系。如果一种产品或服务能使另一种产品或服务更具吸引力,那么就可以称之为互补产品或服务,两个企业之间的关系已经从竞争转变为合作。如何区分两个企业是否形成了合作与竞争的关系?一般来说,如果顾客同时拥有两家公司的产品比同时拥有一家公司的产品获得更多的价值或更少的成本,那么这两家公司就是互补的。

      成功的例子包括:汽车在上个世纪是一种昂贵的产品,而消费者想要购买汽车时却没有足够的现金。目前,银行信贷机构已成为企业公司的补充,后者向消费者提供贷款,并为他们购买汽车提供资金。但是汽车贷款并不容易获得,因此通用汽车公司在1919年创立了通用汽车公司,福特公司在1959年成立了福特银行,以使消费者更容易获得贷款。这样做的好处是显而易见的:方便的贷款是人们可以购买更多的汽车,而对汽车的需求的增长促进了福特和通用汽车的贷款业务。

       即使处于互补竞争关系的两家公司技术落后,它们也会获得一定的优势。没有合作伙伴的人如果拥有技术优势,就不一定会成功。例如,索尼于1975年推出了Betamax格式录像机。它曾经是电视录制领域的主导者。在美国多久,日本JVC开发了VHS格式录像机。尽管Betamax在技术的某些方面比VHS更强大,但Betamax格式录像机可以租用的电影数量太少,最终丢失,市场份额占JVC的60%。

        国产设备+中鑫国际华润设备与中国合作,为进一步赢得国际市场打下基础

       amat通过与台积电、英特尔和其他晶圆工厂的合作取得了技术突破。国内企业可以与中芯国际紧密合作,共同促进国内设备的发展。例如,中芯国际和北方的中国创都是国内公司。要在国际市场上发挥更大的作用,就必须相互支持、相互帮助。北芳华可以为中心提供低成本的设备和更好的服务。反过来,中芯国际稳定的制造过程可以给Beifanghua带来产品验证支持和广告效果(高品质客户的身份也可能带来广告效果,使公司销售设备,这对半导体设备来说应该是昂贵的。因此,晶圆制造商倾向于选择那些在扩大生产线方面已经得到国际制造商验证的设备公司。

       目前,一些设备制造商与中芯国际的合作并不局限于设备的验证阶段。为了加快半导体生产线的国产化和替代进程,上下游厂商开始在早期研发过程中进行合作。正是在中芯国际等晶圆厂的大力帮助下,国产设备才能在短期内实现多项技术突破,进入国内先进晶圆厂乃至国际制造商的供应链系统。加快设备国产化和更新换代进程。

        三是以历史为镜,把握产业转移的大趋势,规划新的市场。

应用材料(AMAT)

       回顾AMAT增长的历史,从1972年纳斯达克上市开始,收入为630万美元,市值仅为300万美元,而52年后,今天的收入为170亿美元,市值超过410亿。 AMAT在此过程中经历了四个主要阶段:启动期,增长期,并购调整期和研发领导期。其中,确定其生存,生存和大发展的时期是前两个时期。

       (1)在最初阶段,从1967年到1979年,Amat的主要业务是向半导体制造商提供他们所需的原材料。然而,由于产品种类繁多,Amat一度濒临破产。1977年,新上任的首席执行官Morga进行了一系列激烈的改革,精简了生产线,关闭或出售了一些部门,并集中精力生产半导体设备。这些措施效果明显,企业在危机中幸免于难。

       (2)增长时期:1979-1996年,1970年代,全球半导体工业开始向美国以外的市场转移,首先是日本,然后是韩国和台湾。1977年,Morga决定搭乘参加日本半导体设备展览会后返回的飞机进入日本市场。此后,分别于1985年和1989年在韩国和台湾设立了办事处。该公司过去20年的全球布局使其在1996年实现了41.15亿美元的收入。

       泛林集团(Lrcx)也有前瞻性的眼光,全球新兴市场的布局。

       大卫·K·林,一位工程师,成立于1980年,由英特尔的鲍勃·诺伊斯资助。第一台设备于1982年售出,该公司于1984年在纳斯达克首次公开募股(IPO)。目前,总市值接近300亿美元,2018年的收入为48亿美元。

       它没有经历与代工半导体市场相同的竞争。在其创立的第一年,它吸引了80万美元的投资。在第三年,它有稳定的现金流。它诞生于20世纪80年代,正处于将半导体市场从美国转移到海外的阶段。除了LAM当时在半导体设备行业中具有很强的竞争力之外,其成功还归功于20世纪80年代日本半导体行业对设备的巨大需求。当时,除个人电脑外,还使用半导体产品,以及移动电话,立体声系统(功率放大器),汽车和电话。

      事情并不总是顺利的。在80年代中后期,林正处于一个艰难的时期,尽管半导体设备的市场需求持续增长,但日本企业从技术引进、消化吸收等方面逐渐增强。日本从70年代末的零开始,到80年代中期已经占到全球设备销售额的50%。后来,美国半导体设备公司进行了业务重组等改革,提高了生产效率,并更加注重大容量设备的开发,更注重研究专利技术的发展。

       当时,前瞻性的林氏管理层注意到新兴小市场的销售增长。从1980年代末到1990年代初,它开始了更广泛的全球布局。这一时期的重点是环太平洋和欧洲市场。海外收入占50%以上。日本住友金属工业有限公司。。。(smi)联合开发蚀刻机器,建立了一个完整的子公司:lam技术中心;1980年代中期,在台湾和韩国建立了客户支持中心;直到1990年代初,lam在中国、马来西亚和以色列也看到了增长的机会。并考虑建立研发中心。

值得借鉴的经验有:

1。战略遵循产业转移进行全球布局

        巨人的成长离不开两种产业转移。上世纪七、八十年代,日本在工业DRAM产品的高可靠性和美国的技术支持下取得了飞速发展,占DRAM市场的近80%,占半导体市场的近50%。另一次是在上世纪八九十年代,韩国通过引进技术成为个人电脑DRAM的主要供应商,而台湾则在垂直分工领域的晶片合约制造和芯片封闭测试方面处于领先地位。

 2.与新兴市场的当地企业和大学建立合作伙伴关系

        Amat在日本、韩国、台湾、东南亚和欧洲建立了广泛的公司和机构,抢占市场第一。在大学方面,我们与新加坡科技局投资了多个研发实验室,并与亚利桑那州立大学联合开发了用于柔性显示器的薄膜晶体管技术。在企业方面,2001年,我们共同研究了使用黑钻石方案来突出0.1um晶体管,并推动了0.13um芯片的技术节点。2003年,ARM与台积电共同开发了90nm低功耗芯片设计技术,使总功耗降低了40%。

        林书豪与清华大学合作设立了泛森林小组清华大学微电子论文奖,捐赠了实验室设备,并提供了就业机会。

iv。政府、财政支援及税务宽减,三管齐下

       落后是要克服的,现在的理解是,在电子信息技术领域,落后受到技术封锁和国家安全的威胁。如果一个国家想被喉咙挡住,它就必须发展关键技术,而不是被其他国家控制。近年来,我国在应用领域取得了巨大的成就。20多年来,以BAT为代表的企业引领了科学技术的发展趋势,但在基础科学领域,我们还没有实现核心芯片技术的自我完善。包括设计和制造领域,而制造领域的成功取决于设备。

        政策支持反映了该行业的重要性,国家必须以坚定的决心发展半导体产业

       政府对半导体工业的政策支持正在增加。今年3月,在第十三届全国人民代表大会第一次会议上,李总理根据“02专项”、“国家集成电路产业发展促进计划”等重大政策,在讨论实体经济发展问题时,把集成电路产业放在实体经济第一位。在政府工作报告中。3月底,财政部发布了《关于IC厂商企业所得税政策的通知》,给予IC企业税收优惠,表明了政府对半导体产业发展的坚定态度。

图5:政府对半导体行业的支持政策

      二期大型基金即将募集,全国产业基金总额突破万亿元。计划一期,大型基金募集资金1000亿元,实际募集资金1387亿元,实际投资超过1000亿元。此外,这只大型基金还投资了3600亿多家地方工业基金。总计5000亿元的半导体产业基金,以较高的资本投入,为半导体产业的发展提供了有力的支持。目前,第二阶段的大型基金正在设立,并将在年底前完成。预计将筹集1,500亿至2,000亿美元(一些外国媒体也透露,筹资额可能达到3,000亿美元)。按1:3的比例计算,二期大型基金还将举债4500亿至6000亿元地方产业基金,国家半导体产业基金总额突破万亿元。作为中国最有希望承担替代中国制造半导体设备任务的企业,微电子、上海微电子、北方华昌等企业必将充分受益于政府对该行业的支持红利。

      财政部、国家税务总局、科技部联合在财政部网站上出台新政策,扣除研发费用,研发费用税前扣除比例由50%提高到75%。同时,将原科技企业的扣除范围扩大到所有企业。利润增幅最大的企业主要集中在机械、计算机、电子元器件等行业。事实上,在一些行业,特别是集成电路行业,每年的研发成本、研发开支甚至占营运收入的一半以上,而增加研发开支的税前扣减比例,无疑会释放减税的红利。

5.设备行业继续强劲增长,晶圆厂建设高峰期导致设备需求增加。

       设备制造商位于半导体产业链上游,为生产线提供晶圆制造设备。2017年,全球半导体设备市场销售额达到492.4亿美元,年均增长率稳定在10%以上。从2016年到2020年,全球共建成62家晶圆厂。此外,中国正在建设和规划26家12英寸晶圆厂,占世界的42%。因此,近年来,我国工厂建设出现了小高峰,设备需求巨大,国际企业设备产量有限,这是扩大市场份额的好时机。

全球半导体市场销售额

         2017年全球半导体设备市场销售额达到492.4亿美元。2016年至2020年,陆续建成62座晶圆工厂。设备销售年均增长率超过100亿。近年来对设备的需求将达到一个小高峰。

图六:全球半导体市场销售及其增长率

        从国内实际市场看,从2018年到2020年,国产设备企业每年仍有500亿至70亿美元的潜在市场份额。

       从国内市场来看,国内市场销售额从2013年开始持续增长,年增长率保持在20%以上,远远超过国际市场10%以上的增速。 2016年至2020年,中国将有26家晶圆厂,将建成并投入生产,占全球在建晶圆厂数量的42%,成为全球新晶圆厂最活跃的地区。另外,从国内市场的设备销售比例可以看出,这个数字正在缓慢而稳步上升。 2016年,中国半导体设备市场规模为64.6亿美元,2017年销售额为82.3亿美元。据SEMI称,2018年将达到113亿。在过去三年中,每年的增长率接近30%。

       购买新晶圆厂设备的费用将占生产线的70%,其余为基础设施费用。从2016年到2018年,8至12个12英寸晶圆厂正在建设中。根据Semi对2018年100亿美元设备市场的预测,晶圆制造工艺占80%,光刻机占制造工艺的30%。剩余的市场是国内潜在的国产设备总市场,100-80%(1-30%)=56亿。据推测,从2018年到2020年,每年仍有50亿至70亿美元的潜在市场份额。

图七:半导体设备在国内市场的销售和增长情况

       近几年国内装备技术进步与市场对装备的强劲需求

       国内设备凭借深厚的技术积累填补了国内半导体设备领域的一些技术空白,产品已能够满足12英寸、90~28 nm工艺生产线的生产要求,部分设备批量进入中芯国际等国内主流集成电路生产线进行批量生产。展望未来2-3年,设备需求将迎来2019年90/65/55/40 nm工艺生产线设备采购高峰。而国内仓储企业将在2020年前后扩大生产设备采购高峰。

图8:国内建造/正在建造的晶圆生产线

简介

半导体器件(semiconductor device)通常,利用不同的半导体材料、采用不同的工艺和几何结构,已研制出种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极体,晶体二极体的频率覆盖范围可从低频、高频、微波、毫米波、红外直至光波。三端器件一 般是有源器件,典型代表是各种电晶体(又称晶体三极体)。电晶体又可以分为双极型电晶体和场效应电晶体两 类。根据用途的不同,电晶体可分为功率电晶体微波电晶体和低噪声电晶体。除了作为放大、振荡、开关用的 一般电晶体外,还有一些特殊用途的电晶体,如光电晶体、磁敏电晶体,场效应感测器等。这些器件既能把一些 环境因素的信息转换为电信号,又有一般电晶体的放大作用得到较大的输出信号。此外,还有一些特殊器件,如单结电晶体可用于产生锯齿波,可控矽可用于各种大电流的控制电路,电荷耦合器件可用作摄橡器件或信息存 储器件等。在通信和雷达等军事装备中,主要靠高灵敏度、低噪声的半导体接收器件接收微弱信号。随着微波 通信技术的迅速发展,微波半导件低噪声器件发展很快,工作频率不断提高,而噪声系数不断下降。微波半导体 器件由于性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特性,在防空反导、电子战、C(U3)I等系统中已得到广泛的套用 。

分类 晶体二极体

晶体二极体的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处,由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端(P型半导体那边)接电源的正极而另一端接负极时,空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄,电流很快上升。如果把电源的方向反过来接,则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚,同时电流被限制在一个很小的饱和值内(称反向饱和电流)。因此,PN结具有单向导电性。此外,PN结的偶极层还起一个电容的作用,这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时,偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种套用领域内制成的二极体有:整流二极体、检波二极体、变频二极体、变容二极体、开关二极体、稳压二极体(曾讷二极体)、崩越二极体(碰撞雪崩渡越二极体)和俘越二极体(俘获电浆雪崩渡越时间二极体)等。此外,还有利用PN结特殊效应的隧道二极体,以及没有PN结的肖脱基二极体和耿氏二极体等。

双极型电晶体

它是由两个PN结构成,其中一个PN结称为发射结,另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在套用时,发射结处于正向偏置,集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里,这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流,只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数?。在共发射极电路中,微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化,这就是双极型电晶体的电流放大效应。双极型电晶体可分为NPN型和PNP型两类。

场效应电晶体

它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻(简称场效应),使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。

根据栅的结构,场效应电晶体可以分为三种:

①结型场效应管(用PN结构成栅极)

②MOS场效应管(用金属-氧化物-半导体构成栅极,见金属-绝缘体-半导体系统)

③MES场效应管(用金属与半导体接触构成栅极)其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模积体电路的发展中,MOS大规模积体电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波电晶体上。

在MOS器件的基础上,又发展出一种电荷耦合器件 (CCD),它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息,控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等配上光电二极体列阵,可用作摄像管。

命名方法

中国半导体器件型号命名方法

半导体器件型号由五部分(场效应器件、半导体特殊器件、复合管、PIN型管、雷射器件的型号命名只有第三、四、五部分)组成。五个部分意义如下:

第一部分:用数字表示半导体器件有效电极数目。2-二极体、3-三极体

第二部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的材料和极性。表示二极体时:A-N型锗材料、B-P型锗材料、C-N型矽材料、D-P型矽材料。表示三极体时:A-PNP型锗材料、B-NPN型锗材料、C-PNP型矽材料、D-NPN型矽材料。

第三部分:用汉语拼音字母表示半导体器件的类型。P-普通管、V-微波管、W-稳压管、C-参量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光电器件、K-开关管、X-低频小功率管(F<3MHz,Pc3MHz,Pc<1W)、D-低频大功率管(f1W)、A-高频大功率管(f>3MHz,Pc>1W)、T-半导体晶闸管(可控整流器)、Y-体效应器件、B-雪崩管、J-阶跃恢复管、CS-场效应管、BT-半导体特殊器件、FH-复合管、PIN-PIN型管、JG-雷射器件。

第四部分:用数字表示序号

第五部分:用汉语拼音字母表示规格号

例如:3DG18表示NPN型矽材料高频三极体

日本半导体分立器件型号命名方法

日本生产的半导体分立器件,由五至七部分组成。通常只用到前五个部分,其各部分的符号意义如下:

第一部分:用数字表示器件有效电极数目或类型。0-光电(即光敏)二极体三极体及上述器件的组合管、1-二极体、2三极或具有两个pn结的其他器件、3-具有四个有效电极或具有三个pn结的其他器件、┄┄依此类推。

第二部分:日本电子工业协会JEIA注册标志。S-表示已在日本电子工业协会JEIA注册登记的半导体分立器件。

第三部分:用字母表示器件使用材料极性和类型。A-PNP型高频管、B-PNP型低频管、C-NPN型高频管、D-NPN型低频管、F-P控制极可控矽、G-N控制极可控矽、H-N基极单结电晶体、J-P沟道场效应管、K-N 沟道场效应管、M-双向可控矽。

第四部分:用数字表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号。两位以上的整数-从"11"开始,表示在日本电子工业协会JEIA登记的顺序号不同公司的性能相同的器件可以使用同一顺序号数字越大,越是产品。

第五部分: 用字母表示同一型号的改进型产品标志。A、B、C、D、E、F表示这一器件是原型号产品的改进产品。

美国半导体分立器件型号命名方法

美国电晶体或其他半导体器件的命名法较混乱。美国电子工业协会半导体分立器件命名方法如下:

第一部分:用符号表示器件用途的类型。JAN-军级、JANTX-特军级、JANTXV-超特军级、JANS-宇航级、(无)-非军用品。

第二部分:用数字表示pn结数目。1-二极体、2=三极体、3-三个pn结器件、n-n个pn结器件。

第三部分:美国电子工业协会(EIA)注册标志。N-该器件已在美国电子工业协会(EIA)注册登记。

第四部分:美国电子工业协会登记顺序号。多位数字-该器件在美国电子工业协会登记的顺序号。

第五部分:用字母表示器件分档。A、B、C、D、┄┄-同一型号器件的不同档别。如:JAN2N3251A表示PNP矽高频小功率开关三极体,JAN-军级、2-三极体、N-EIA 注册标志、3251-EIA登记顺序号、A-2N3251A档。

国际电子联合会半导体器件型号命名方法

德国、法国、义大利、荷兰、比利时等欧洲国家以及匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫、波兰等东欧国家,大都采用国际电子联合会半导体分立器件型号命名方法。这种命名方法由四个基本部分组成,各部分的符号及意义如下:

第一部分:用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁频宽度Eg=0.6~1.0eV 如锗、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如矽、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化镓、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如锑化铟、E-器件使用复合材料及光电池使用的材料

第二部分:用字母表示器件的类型及主要特征。A-检波开关混频二极体、B-变容二极体、C-低频小功率三极体、D-低频大功率三极体、E-隧道二极体、F-高频小功率三极体、G-复合器件及其他器件、H-磁敏二极体、K-开放磁路中的霍尔元件、L-高频大功率三极体、M-封闭磁路中的霍尔元件、P-光敏器件、Q-发光器件、R-小功率晶闸管、S-小功率开关管、T-大功率晶闸管、U-大功率开关管、X-倍增二极体、Y-整流二极体、Z-稳压二极体。

第三部分:用数字或字母加数字表示登记号。三位数字-代表通用半导体器件的登记序号、一个字母加二位数字-表示专用半导体器件的登记序号。

第四部分:用字母对同一类型号器件进行分档。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型号的器件按某一参数进行分档的标志。

除四个基本部分外,有时还加后缀,以区别特性或进一步分类。常见后缀如下:

1、稳压二极体型号的后缀。其后缀的第一部分是一个字母,表示稳定电压值的容许误差范围,字母A、B、C、D、E分别表示容许误差为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%其后缀第二部分是数字,表示标称稳定电压的整数数值后缀的第三部分是字母V,代表小数点,字母V之后的数字为稳压管标称稳定电压的小数值。

2、整流二极体后缀是数字,表示器件的最大反向峰值耐压值,单位是伏特。

3、晶闸管型号的后缀也是数字,通常标出最大反向峰值耐压值和最大反向关断电压中数值较小的那个电压值。

如:BDX51-表示NPN矽低频大功率三极体,AF239S-表示PNP锗高频小功率三极体。

积体电路

把晶体二极体、三极体以及电阻电容都制作在同一块矽晶片上,称为积体电路。一块矽晶片上集成的元件数小于 100个的称为小规模积体电路,从 100个元件到1000 个元件的称为中规模积体电路,从1000 个元件到100000 个元件的称为大规模积体电路,100000 个元件以上的称为超大规模积体电路。积体电路是当前发展计算机所必需的基础电子器件。许多工业先进国家都十分重视积体电路工业的发展。积体电路的集成度以每年增加一倍的速度在增长。每个晶片上集成256千位的MOS随机存储器已研制成功,正在向1兆位 MOS随机存储器探索。

光电器件 光电探测器

光电探测器的功能是把微弱的光信号转换成电信号,然后经过放大器将电信号放大,从而达到检测光信号的目的。光敏电阻是最早发展的一种光电探测器。它利用了半导体受光照后电阻变小的效应。此外,光电二极体、光电池都可以用作光电探测元件。十分微弱的光信号,可以用雪崩光电二极体来探测。它是把一个PN结偏置在接近雪崩的偏压下,微弱光信号所激发的少量载流子通过接近雪崩的强场区,由于碰撞电离而数量倍增,因而得到一个较大的电信号。除了光电探测器外,还有与它类似的用半导体制成的粒子探测器。

半导体发光二极体

半导体发光二极体的结构是一个PN结,它正向通电流时,注入的少数载流子靠复合而发光。它可以发出绿光、黄光、红光和红外线等。所用的材料有 GaP、GaAs、GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs、In1-xGaxAs1-yPy等。

半导体雷射器

如果使高效率的半导体发光管的发光区处在一个光学谐振腔内,则可以得到雷射输出。这种器件称为半导体雷射器或注入式雷射器。最早的半导体雷射器所用的PN结是同质结,以后采用双异质结结构。双异质结雷射器的优点在于它可以使注入的少数载流子被限制在很薄的一层有源区内复合发光,同时由双异质结结构组成的光导管又可以使产生的光子也被限制在这层有源区内。因此双异质结雷射器有较低的阈值电流密度,可以在室温下连续工作。

光电池

当光线投射到一个PN结上时,由光激发的电子空穴对受到PN结附近的内在电场的作用而向相反方向分离,因此在PN结两端产生一个电动势,这就成为一个光电池。把日光转换成电能的日光电池很受人们重视。最先套用的日光电池都是用矽单晶制造的,成本太高,不能大量推广使用。国际上都在寻找成本低的日光电池,用的材料有多晶矽和无定形矽等。

其它

利用半导体的其他特性做成的器件还有热敏电阻、霍耳器件、压敏元件、气敏电晶体和表面波器件等。

未来发展

今年是摩尔法则(Moore'slaw)问世50周年,这一法则的诞生是半导体技术发展史上的一个里程碑。

这50年里,摩尔法则成为了信息技术发展的指路明灯。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具,信息技术由实验室进入无数个普通家庭,网际网路将全世界联系起来,多媒体视听设备丰富著每个人的生活。这一法则决定了信息技术的变化在加速,产品的变化也越来越快。人们已看到,技术与产品的创新大致按照它的节奏,超前者多数成为先锋,而落后者容易被淘汰。

这一切背后的动力都是半导体晶片。如果按照旧有方式将电晶体、电阻和电容分别安装在电路板上,那么不仅个人电脑和移动通信不会出现,连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出,摩尔法则已不仅仅是针对晶片技术的法则不久的将来,它有可能扩展到无线技术、光学技术、感测器技术等领域,成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。

毫无疑问,摩尔法则对整个世界意义深远。不过,随着电晶体电路逐渐接近性能极限,这一法则将会走到尽头。摩尔法则何时失效?专家们对此众说纷纭。早在1995年在芝加哥举行信息技术国际研讨会上,美国科学家和工程师杰克·基尔比表示,5纳米处理器的出现或将终结摩尔法则。中国科学家和未来学家周海中在此次研讨会上预言,由于纳米技术的快速发展,30年后摩尔法则很可能就会失效。2012年,日裔美籍理论物理学家加来道雄在接受智囊网站采访时称,"在10年左右的时间内,我们将看到摩尔法则崩溃。"前不久,摩尔本人认为这一法则到2020年的时候就会黯然失色。一些专家指出,即使摩尔法则寿终正寝,信息技术前进的步伐也不会变慢。

图书信息

书 名: 半导体器件

作 者:布伦南高建军刘新宇

出版社:机械工业出版社

出版时间: 2010年05月

ISBN: 9787111298366

定价: 36元

内容简介

《半导体器件:计算和电信中的套用》从半导体基础开始,介绍了电信和计算产业中半导体器件的发展现状,在器件方面为电子工程提供了坚实的基础。内容涵盖未来计算硬体和射频功率放大器的实现方法,阐述了计算和电信的发展趋势和系统要求对半导体器件的选择、设计及工作特性的影响。

《半导体器件:计算和电信中的套用》首先讨论了半导体的基本特性接着介绍了基本的场效应器件MODFET和M0SFET,以及器件尺寸不断缩小所带来的短沟道效应和面临的挑战最后讨论了光波和无线电信系统中半导体器件的结构、特性及其工作条件。

作者简介

Kevin F Brennan曾获得美国国家科学基金会的青年科学家奖。2002年被乔治亚理工大学ECE学院任命为杰出教授,同年还获得特别贡献奖,以表彰他对研究生教育所作出的贡献。2003年,他获得乔治亚理工大学教职会员最高荣誉--杰出教授奖。他还是IEEE电子器件学会杰出讲师。

图书目录

译者序

前言

第1章 半导体基础

1.1 半导体的定义

1.2 平衡载流子浓度与本征材料

1.3 杂质半导体材料

思考题

第2章 载流子的运动

2.1 载流子的漂移运动与扩散运动

2.2 产生-复合

2.3 连续性方程及其解

思考题

第3章 结

3.1 处于平衡状态的pn结

3.2 不同偏压下的同质pn结

3.3 理想二极体行为的偏离

3.4 载流子的注入、拉出、电荷控制分析及电容

3.5 肖特基势垒

思考题

第4章 双极结型电晶体

4.1 BJT工作原理

4.2 BJT的二阶效应

4.2.1 基区漂移

4.2.2 基区宽度调制/Early效应

4.2.3 雪崩击穿

4.3 BJT的高频特性

思考题

第5章结型场效应电晶体和金属半导体场效应电晶体

5.1 JFE

半导体封装设备比较不错的推荐看下卓兴半导体、新益昌、ASM等,我们公司新进的一批半导体封装设备全是卓兴的, *** 作员反馈挺不错,很好上手, *** 作简单,而且效率高,基本上固晶产能可以达到40K/H,良率也是可以达到Mini LED的固晶良率标准,性能不错,应该是国产里比较厉害的设备了,百度也有很多相关资料。


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