MCU可10年不换电池?日本最大的半导体厂商瑞萨是如何做到的?

MCU可10年不换电池?日本最大的半导体厂商瑞萨是如何做到的?,第1张

在6月12日在日本京都召开的2019年度"VLSI和电路技术专题研讨会上,瑞萨展示了业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS(双晶体管-金属氧化氮氧化硅)闪存的相关测试结果。基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用,该控制器专门用于能量采集应用。

2003年由日立和三菱电机合并成立了瑞萨电子。

2010年4月1日,NEC电子和瑞萨电子合并,成为了全球第一的MCU供应商,也是SoC系统晶片与各式类比及电源装置等先进半导体解决方案的领导品牌之一。在成立之时一跃成为全球第三大半导体公司,仅次于英特尔和三星

然而瑞萨电子合并后的几年路走的并不顺,从成立时的全球半导体老三的位置一路挣扎,在2014年跌出了全球前十。

2016年,瑞萨开始下注 汽车 行业,并以32亿美元收购Intersil,引入了模拟与混合信号芯片产品线,盈利才逐渐上来。2017年,瑞萨占据了全球20%的MCU市占率。

去年9月11日,瑞萨宣布以约67亿美元收购美国模拟芯片大厂IDT,这个收购被认为是为了应对 汽车 领域的老对手NXP的威胁。在智能手机市场增长下滑的今天,预计 汽车 市场将是未来半导体厂商最大的细分市场。然而在2018年,意法半导体(STMicroelectronics)、英飞凌(Infineon)和NXP的 汽车 业务收入均出现增长,而瑞萨(Renesas)的 汽车 业务收入却较2017年有所下降。

与最接近的竞争对手相比,瑞萨是唯一一家在2018年 汽车 业务营收出现下滑的供应商,这不仅让人感觉到一丝意外

瑞萨电子中国董事长真冈朋光认为,瑞萨在2018年已经预计到了市场需求疲软的现状,同时也根据需求下滑进行了相对应的措施,如调整工厂产能。此外这不仅仅是瑞萨电子一家企业的事情,还需要跟代理商和销售渠道不断的加强沟通。"我们的客户对市场的未来也比较谨慎。因为不由厂商控制的情况太多了,比如现在的中美贸易摩擦的问题,没有人能预计到,但就是发生了。"真冈朋光认为,中美贸易摩擦这种不可控的事情发生,对瑞萨的客户影响是很明显的,因此瑞萨需要不断调整自己去适应市场的变化。

目前对于瑞萨来说,最重要的事情是尽快适应与IDT的并购,以及实现"1+1大于2"的效果。

据IDT的财报,近些年其毛利率在60%以上,2014—2018年复合增长率更是高达14.8%,而且其技术和产品恰好符合瑞萨电子下注的 汽车 业务,其数据中心与通信基础设施也会为瑞萨开辟更大的市场。2019年瑞萨与IDT的收购案终于达成,瑞萨也一跃成为日本最大的半导体公司。

目前瑞萨全球销售额7600亿日元,全球19000员工。从财报来看,瑞萨电子收入7570亿日元。

"面向 汽车 电子的半导体产品是瑞萨的代表业务。从应用领域来看, 汽车 领域销售额约占总销售额的一半,很难找到一辆完全不使用瑞萨电子产品的 汽车 。"——这是瑞萨电子中国董事长真冈朋光在今年举行的CITE中国信息博览会上的发言。

汽车 市场当然是瑞萨最重要的市场之一。根据srategy Analytics2018提供的数据,瑞萨电子在2017年的 汽车 MCU/SOC市场份额众,包括动力总成、xEV、车身、底盘与安全、信息 娱乐 &仪表相关的车用芯片均排名第一。

此外,2017年瑞萨发布了一个ADAS及自动驾驶平台Renesas Autonomy,同时发布的还有R-CarV3M SoC,该芯片配有2颗ARM CortexA53、双CortexR7锁步内核和1个集成ISP,可满足符合ASIL-C级别功能安全的硬件要求,能够在智能摄像头、全景环视系统和雷达等多项ADAS应用中进行扩展。除了R-Car系列产品外,瑞萨也有针对雷达传感器的专业处理器芯片如RH850/V1R-M系列。

应该说R-Car系列是瑞萨进军自动驾驶的切入点。此前推出的第三代产品R-CarH3/M3已经具有L2等级的自动驾驶需求。只不过作为一家日系公司,瑞萨在自动驾驶领域的布局显得异常低调。

作为日本最大的半导体厂商,瑞萨的目标绝不仅仅是 汽车 市场,物联网市场也是瑞萨的布局重点。

5月28日,瑞萨电子2019产品及系统方案研讨会——厦门站正式召开。在此次活动上,瑞萨不仅展示了自己的多款嵌入式解决方案,还首次展示了IDT的多款物联网解决方案,以及融合了瑞萨与IDT双方技术的系统级解决方案。

瑞萨切入物联网领域,在今年重点推广的主要有两大技术:DRP技术和低功耗的SOTB技术。

提到瑞萨在物联网领域的布局,不得不提到瑞萨在今年重点推广的DRP技术和低功耗的SOTB技术。

DRP技术,简单来说就是本地的嵌入式AI解决方案,可以取代以往的云端AI计算能力。

在商汤、旷视等各大AI芯片厂商以及Nvidia、Intel、高通等传统半导体厂商纷纷布局嵌入式AI的今天,瑞萨的DRP有什么亮点呢?

据了解,瑞萨独有的DRP技术,是一种动态可编程的处理器,可以按照不同的时间把动态逻辑编程,这特别适合应用在图像处理等应用上。DRP中有AI -MAC,有大量的计算单元,可以来实现卷积运算。

此外,相比目前市场上的通用的嵌入式AI芯片,如MCU、DSP、FPGA,瑞萨DRP可以做到10~100倍的强大处理能力,而功耗则降低很多。据了解,这个DRP的主频只有60Mhz,而处理能力则比A9 MCU要快13倍。

SOTB技术,则是一种极低功耗技术,可以让MCU的电流消耗降低到传统电流的十分之一。简单来说,这种技术让不需要电池的模式成为可能。

由于采用了无掺杂的晶体管,对比传统的平面式晶体管的淤积特性变化,可以在超低电压下进行稳定的 *** 作,比如0.5伏左右。如果传统的MCU采用3V的纽扣电池供电,可能一个月后就没电了。

如果采用STB技术到MCU,由于本身需要的电流非常低,可能3μA就够了,这个功耗几乎可以忽略不计,可以实现无间断的工作。再配合低功耗的DRP嵌入式AI方案,整个系统就可以做到低时延、安全、低功耗。瑞萨电子也强调,其超低功耗的产品可保证设备10年左右不换电池,这是其技术优势所在。

陈建明部表示,SOTB技术的推广将分三步走,第一步主要是替换需要更换电池的各类MCU应用;第二步预计到2021年在蓝牙BLE中增加带SOTB功能的MCU。比如智能家电、智能楼宇等。第三步则将SOTB和E-AI技术共同加入进来,做成完整的解决方案,在农业、智能交通等领域都可以用到。

在6月12日在日本京都召开的2019年度"VLSI和电路技术专题研讨会上,瑞萨展示了业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS(双晶体管-金属氧化氮氧化硅)闪存的相关测试结果。基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用,该控制器专门用于能量采集应用。与非SOTB 2T-MONOS闪存(约需50μA/MHz读取电流)相比,新技术实现的读取电流仅6μA/MHz左右,等效于0.22 pJ/bit的读取能耗,达到MCU嵌入式闪存最低能耗级别。这项新技术还有助于在R7F0E上实现20μA/MHz的低有效读取电流,达到业界最佳。

值得一提的是,能量收集技术的迅猛发展,使智能穿戴设备的自我供能有望成为现实。比如手环、耳机等可穿戴设备目前受限最大的就是功耗问题,而瑞萨下一步将在蓝牙BLE中增加带SOTB功能的MCU,很明显穿戴产品将大大受益。

我们有理由展望不久的未来,采用瑞萨的SOTB技术的能量采集系统将在智能手表等穿戴类设备中大显神威。

近期的中美贸易战,既是挑战也是 历史 性机遇,将促使不少产业的产业链进行格局重组、重构甚至推倒重来。而芯片是本次中美贸易战的重点,由于华为受到的各种影响,全球芯片产业被置于国际聚光灯下。在贸易战背景下,芯片产业链的哪些环节会产生哪些变化?这些变化会对创业投资产生哪些影响?其中蕴含着哪些新的机会?2019年6月6月,中国发放了首批5G牌照,比原定2020年5G商用时间表提前了整整一年,这说明推动 历史 发展势在人为。

在新一代企业级 科技 投资人投研社第21期,钛资本邀请芯片领域专家时昕博士对相关问题进行解答。时昕博士是Imagination公司主管中国区战略市场与生态的高级总监,拥有处理器设计及软件生态的丰富行业经验,加入Imagination之前在华为公司担任智能计算业务部业务发展总监,此前,时博士曾在AMD、ARM、Synopsys、三星半导体韩国总部等国际公司担任不同的技术与商务岗位职责。时昕博士毕业于中科院声学所,研究方向为处理器设计,同时拥有北大MBA学位。

半导体,是元素周期表的某些元素,如硅、锗、碳等等,在一定条件下有导电或绝缘的特性。半导体大致可以分成几个大类:第一类是传感器,包括传统的传感器和MEMS(微机电系统)传感器,传统的传感器包括压力、温度、气体、磁场、惯性、指纹、声音等传感器,MEMS工艺可以做得更小;第二类是光电器件,包括现在常用节能灯上的发光二极管,以及电子面板如手机或电视面板,包括华为折叠屏手机用面板也属于半导体器件;第三类是分立器件,包括晶体管、功率器件、模拟或射频;第四类是集成电路,包括数字集成电路、模拟集成电路、射频集成电路。

我们今天讨论的主要是第四类——集成电路,特别是数字集成电路(集成电路还包含模拟集成电路和射频集成电路等,这些今天不做详细讨论)。比如一些高速AD,即模数转换、数模转换特定电路,也包括一些射频集成电路,如天线等。目前常用的芯片较多基于硅,所以芯片从业者经常自嘲是“硅农”。还有其它的元素,如基于钾的砷化镓、氮化钾在功率器件和微波器件方面很有优势,而碳作为替代硅的下一代半导体材料,在学术界已经火了很久。

全球芯片发展比较领先的国家和地区:美国是半导体的发源地,芯片就是在美国实验室里发明的,硅谷的名字由来也与之关;日本有一段时间芯片发展得比较好,但因为受到打压,最后一蹶不振;台湾地区发展比较好的是TSMC这种代工厂,TSMC的崛起离不开张忠谋教父级人物的个人能力,以及当时中国台湾在电子方面的进步;韩国能够发展起来,实际上是用类似于财阀的机制,集中资源办大事,三星是从存储器起家,目前发展到不仅包含存储器,也有逻辑芯片和面板。韩国和台湾地区的存储器和面板产业对比是很明显的例子,存储器和面板等产业都需要巨额资金的支持,台湾地区也有政策资金的支持但比较分散,韩国相对来说比较集中投给了三星,所以最终在面板和存储方面,台湾地区完全被韩国抛下了。从这个角度来说,像存储、代工、面板等需要巨量资金的这种行业,不要分散力量,集中力量才能把事办好。

2018年全球芯片公司Top15榜单,可惜其中没有一家中国公司。据海关总署的统计数据,2017年中国芯片进口总额大概为26万亿元,在2018年还继续同比增长13%。中国集成电路的自给率大概是1%~10%,每年的进口额高居不下,所以很多场合都说中国每年用于进口芯片的资金已经超过进口原油,一定要尽快发展自己的芯片产业。

投资人可能比较关心的是,怎样投出下一个NVIDIA,也就是随着人工智能大火的GPU公司。打 游戏 的人可能知道NVIDIA是做显卡的,GPU是显卡上用的主要芯片,在芯片行业里没有特别专门区分GPU和显卡。

想要投出下一个NVIDIA,要看在哪些赛道上出现巨型新兴公司的可能性比较高:在2018年全球芯片公司Top15排行榜中,内存公司最多,有三星、海力士、镁光;第二多的是处理器公司,NVIDIA的GPU就是一种处理器;另一个比较容易出巨头的赛道是做通信相关的芯片,像高通、博通。榜单里有很多家是IDM模式,也就是既有芯片设计,也有自己的生产线,像Intel、三星、TI、ST、NXP等公司;高通、博通、NVIDIA都是Fabless模式,也就是只做芯片设计。

在上个世纪,很多芯片公司都要自己做设计和生产,随着台积电代工模式的出现产生了一种模式叫Fabless,或者说叫IC design house,这些公司只做芯片的设计,而把生产交给第三方公司做代工。

2017年Fabless公司Top10榜单,十家公司中六家来自美国,一家来自新加坡,一家来自台湾地区,两家来自祖国大陆(华为的海思和清华下的嘉瑞集团),而欧洲和日本在榜单上都出局了。再考虑到博通把总部迁移到美国,那就意味着美国占了七家,比例非常惊人。其中比较看好的是海思,海思在2018年的营收将近74亿美金,之前有看法说如果海思的营收在2019年能保持20%的增幅,有可能超过图一中的NXP,不过在现在的形势下这个挑战的难度大大增加了。

从2000年左右到现在,国内的芯片虽然是高 科技 行业,却是以中低端产品为主。国内芯片公司被戏称为“一代拳王”,就是说凭借某一款产品盛极一时,却缺乏持续引领市场的能力。比如,2000年左右全世界MP3里的芯片基本都来自中国南方的一家公司,但当MP3市场萎缩后,该公司就很难找到下一类别的市场。

另一方面,国内芯片公司的技术进步主要依靠摩尔定律,也就是说更多是依靠代工厂、EDA工具和IP公司的技术进步。同时,国内芯片公司严重依赖第三方IP导致产品的同质化非常严重。IP公司和EDA公司里,经常听到客户抱怨公司像跑步机,必须不停地跟着跑,这也从另一方面说明,芯片公司没有能够从技术方面引领EDA和IP,而是跟在后面跑。

好的消息是,国家对芯片产业很重视。不仅给予国家级科研支持,像“863计划”和2001、2002每年几十亿的专项投资,还从产业基金方面给与了很多支持。2014年,国务院发布了《国家集成电路产业发展纲要》,奠定了未来集成电路的战略发展方向;同年9月,在工信部和财政部的指导下,设立了国家集成电路投资基金股份有限公司,被称做“大基金”。大基金参与方都是国内比较有实力的企业,一期的募资总规模1300多亿元,超募了原定目标的15%。基金所有权为基金电路产业投资股份有限公司,采取了市场化机制的管理模式和公司制的经营模式,跟以往的政府项目补贴模式有本质不同。大基金的一期从2014年到现在将近五年的时间,拉动作用显著,现在已经开始启动大基金二期,募资规模将要超过一期且投资方向也要围绕国家战略和新兴行业进行规划,比如智能 汽车 、智能电网、物联网等等,尽量向装备材料业给予支持。

芯片产业链中主要的环节如上图所示,最上方是用户,既可以是ToB用户也可以是ToC用户。比如既可以是运营商使用的5G设备,也可以是一般消费者使用智能手表或智能家电等等。在用户下面有系统解决方案的提供商,像做智能手机的企业会有两方面的需求:一是硬件供应商,主要指芯片的供应商;二是软件供应商,比如智能手机需要AP和基带的供应商。封装测试很重要,像安卓从芯片系统商拿到是封装和测试后的。封装和测试在整个产业链里门槛不是最高的,中国有很多工厂做得不错,像长电在全球排名不错,它的芯片主要是做封装测试,芯片本身由代工厂制造,包括TSMC、三星、中芯国际等公司。

芯片代工厂的需求包括:第一,根据芯片设计公司的设计文件,生产制造芯片;第二,无论是芯片设计还是芯片生产都需要技术支撑,像EDA工具和IP模块,不仅存在于芯片设计公司的上游,还会与芯片代工厂有技术沟通和合作。比如代工厂需要做7nm工艺的研发,就要跟EDA工具提供商如Synopsys沟通确认,其工具能否支撑7nm的设计,甚至需要共同开发。开发IP模块,也要确定其是否能够在7nm上正确实现功能和性能,这可能要几方合作。甚至对于CPU,芯片代工厂提供给客户的不仅仅是CPU的设计,还要跟代工厂共同开发针对此CPU可能会用到的特殊基础库,没有基础物理库,CPU、IP也无法在客户最终系统级芯片里正确使用。

芯片代工厂的上游是TSMC以及国内的中芯国际。它们也有上游,比如光刻机90%以上由荷兰ASML提供。整个芯片生产线牵扯到的设备非常多,其中技术门槛最高的是光刻机,还有其他设备比如离子注入、蚀刻等等。除了设备之外,芯片代工还需要准备芯片生产过程中的耗材或原材料,比如所有的芯片最终都要做到晶圆上,包括每个工艺节点上要做光刻还需要有光刻胶等等原材料,都需要供应商。所以,芯片产业链条中的环节非常多,欠缺了任何一个环节,链条就会被打断,无法实现。

结合中国目前的现状,上图中用白色标出来的是不需要担心的。中国是全球最大的市场之一,最不缺的就是用户了。封装测试在中国也有不错的基础,芯片设计虽然在排行榜中排前十的不多,但至少有一两家公司。

其它的方面可能比较让人担心。软件算法方面,像 *** 作系统OS、专用软件、底层数学库等大部分都受制于美国。EDA工具和IP模块几乎完全受制于美国。前两天对华为的制裁开始后,几家EDA公司比如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics三巨头,都已经切断向华为的供应,不仅不再给华为提供技术支持,也不做软件更新。IP模块中,排名靠前的IP公司也以很快的速度说停止对华为的支持。

上图是IP公司的榜单。这些IP公司几乎全部来源于美国或受制于美国。排名第一的是ARM公司,原来是一家英国公司,后来被日本的软银集团收购了,但它也要受制与美国,所以所谓禁令出来后,很快就停止了与华为的合作。排名第二、第三的两家公司是EDA三巨头中的Synopsys、Cadence,都是美国公司。Ceva是一家以色列公司,虽然不是美国公司,但是美国的盟友。Imagination公司原来跟ARM一样是一家英国公司,在2017年被中国的资金完全收购了,所以目前在所有权上完全属于中国资金所有。同时技术也不来源于美国,因为在被中国国资收购前,把所有的美国技术全部剥离出去了,所以目前不用担心这家公司。

IP公司主要分成两类:第一类主要是处理器IP,像CPU、GPU、MPU、DSP等等,比如ARM是移动端的CPU,包括手机、 汽车 电子等等;另一类是接口IP,比方设备都会用DDR的memory接口,像PCIE接口、USB接口等等。

上边说的是芯片设计的上游,芯片设计的下游对于解决方案来说非常关键的是软件公司,特别是对于处理器来说。有些刚开始做芯片相关投资的投资人,可能经常会忽略掉这一点,芯片公司的软件实力经常是决定一家芯片公司能否成功的关键。很多号称做AI处理器、硬件芯片流程的公司,前端、后端、市场、融资都有大咖压阵,但是团队里居然没有一个软件大咖。如果这个芯片公司是与软件公司一起合作或由软件公司投资定制的一款芯片,那可能还好,但如果这家芯片公司独立地往市场上推,可能经常用户都找不到它。

大家都喜欢类比NVIDIA,但很多人都不知道,卖GPU芯片盈利的NVIDIA公司,软件工程师的人数远远多于芯片设计工程师的人数。NVIDIA的GPU和AMD的GPU比较起来可能各有千秋,为什么市场上用NVIDIA的GPU的比例要远大于AMD的GPU,主要就在于软件生态做得好。整个CUDA软件生态,不仅有对AI各种框架的支持,也包括在各行各业,像天文、科学计算、气象等基础运算库。在专用处理器方面,这是一个非常复杂的工程,不能完全由硬件出身的专家负责,因为不了解应用软件,另外也经常会忽视软件工具链的开发。设计一个专用处理器需要经历很多步骤,比如需求分析、架构设计、硬件实现等等,而软件工具链的开发非常重要,比如处理器上的软件编程环境如何、用什么样的编译器、提供什么SDK和函数库,是否能够支持AI所需的所有卷积运算、矩阵运算、FFT运算等等。芯片本身软件工具链之外,还有更多的软件生态。以智能手机为例,手机芯片上如果不能跑安卓系统就比较麻烦,安卓上还跑微信、支付宝、抖音等等应用。因此,把芯片做出来后,只是万里长征刚刚开始,后面还有更多数量级上的工作。

芯片面临的另个问题就是人才和资金的缺口十分巨大,虽然中国在这方面持续投入了很多年,但是目前来看可能还是不够。2018年,中国电子信息产业发展研究院(CCID)和工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)联合发布了《中国集成电路产业人才白皮书(2017—2018)》,提到了中国集成电路人才缺口大概30多万,这个数字值得玩味。

十几年前就开始说,中国集成电路每年的人才缺口大概有几十万,很多专家、学者、大咖一直在呼吁,很多高校也都开设了芯片设计相关的专业,每年培养出了很多的人,为什么人才缺口持续一直是这样的状态?白皮书中也有分析,每年培养出来的人才,八成左右在毕业后转行做互联网或金融,因为从事芯片设计行业赚不到钱。芯片设计打工者赚不到钱倒不是因为芯片设计的老板比较抠门,而是芯片设计公司的老板自己也没赚到钱。

为什么?因为芯片设计行业的特点就是投入非常高,一次流片可能就是几百万,如果比较新的工艺10nm、7nm,投入的量级可能不变,但单位变成美元,而且一次流片还不一定成功,甚至两次流片都不一定成功。除了流片费用,还有EDA费用、IP的费用、员工养家糊口的工资,这些投入非常高昂,而且一个芯片项目基本周期是一年半左右。因为周期比较长,投入比较大,同时还有非常高的风险,一年半前定好的产品需求,即使流片一次成功,到上市时能否满足市场需求,就要在一年半后上市时才可能确切的知道。也由于这方面的原因,民间资本非常不愿意进入芯片行业,其财务回报率IRR等指标,相对于大规模的创新互联网公司也不好看。

所以如果考虑向芯片业进行投资,可能要做好与团队进行长跑的心理准备,很难像互联网那样一两年就获得比较理想的或至少是比较明确的回报。还有在开始时,公司很难从技术上就能做出一个判断,很多情况下要看选择的团队和团队的技术积累和技术能力如何、团队的市场潜力、团队之间是否能长期合作共事等更加重要的指标。

在芯片产业中,除了IP、EDA和代工厂等实体组织外,还有一些环节非常关键,比如标准。像WIFI联盟、蓝牙联盟等等行业组织,先是取消华为的成员资格,几天后又恢复了华为的成员资格,虽然这是一场闹剧,但还是让人揪了一把汗。还有IEEE学术组织,也在美国政府禁令的影响下,对华为进行了一些限制,后来又放开了。对于标准,可能有人认为标准制定后就是公开的,照做就行了,不是标准制定委员会的成员也没什么关系,这就想简单了。需要参与标准的制定有两点因素:第一,每家公司技术的积累和布局是不完全一样的,参与标准的制定有利于让标准向自己更擅长技术方向上去倾斜,这非常重要——有句话是“三流公司做产品,二流公司做专利,一流公司做标准”;第二,如果不能在早期参与标准的制定过程,可能就很难在早期深入了解、获得标准的发展方向,从而很难制定一个三年或更久的产品规划图。作为一个芯片公司在与客户沟通时,没有一个清晰的产品规划路线图,客户的信任可能就打折扣,对企业未来打一个问号。而且各家公司的技术积累的方向也可能不完全一样,如果能够使标准更加倾向自己积累的方向,那么技术公司就能够获得更好的领跑优势。

前面进行的很多分析可能有些偏悲观了,但是其实我们也不必过分悲观。之前的一段时间可以看到一个趋势,芯片产业在国内的发展非常明显,特别在2014年国家的“大基金”推出后,芯片设计公司的数量几乎翻了一番还多,大幅增长。

在中国,政府的指引非常重要,一定要关注。在第一期大基金的工作中有一个饼图可以看到投资的重点,65%投资了制造方面,因此像中芯国际这些年的进步非常明显,虽然距离台积电或三星还有代差,但是对于大部分芯片公司所针对的中端用户差不多可以了。

大基金已经开始了第二期,募资规模将会超过一期,而且将围绕国家的战略和新兴行业进行投资,并且尽量对装备材料给予支持。在第一期中,设计方面的投资大概17%,在二期应该会明显对设计公司加大比例,同时设计公司相对来说在芯片产业里,与制造相比算是花费少的,所以应该会有更加明显的拉动。大基金二期目标是募集1500亿元人民币,这方面在未来可以期待很大的支持力度。

国家花大力气支持芯片产业有一个根本原因,中美博奕不是针对一家公司,中美两国博奕也不能再用过去的眼光考察了,根本是谁能够占领 科技 发展的制高点。所以针对国内的企业,从去年的中兴、福建的晋华,到目前的华为,接下来大疆、海康等AI四小龙等等,可以看到打击的目标都是高 科技 企业,所以这战争是不是场持久战?像华为可以通过囤半年或一年的货,用自有备胎从容应对就可以吗?

如果真的是两国博奕,要占领未来 科技 发展的制高点。若仅有设计公司,芯片设计的部分是完全不足以支撑的,像芯片的上游EDA、IP,还有芯片的代工、代工厂的上游,完全都在别人手里,想要把产业链重新连起来,里面相当多的环节都要重新开始自己建设,国内虽然也有EDA公司,就算不是重新开始也是从一个非常低的起点开始。

上图分析在几个方面中国与世界水平还差多少:封装测试方面不用特别担心;在设计方面,基本上具备了终端方面设计的能力;在代工方面,由于投入巨大,需要一定的时间。这些方面目前有差距,但是差距既是挑战,对从业者来说也意味着机遇。在迎接这些挑战中,需要远离浮躁,要能够坚持下去。一个芯片项目做一年半,甚至可能一次流片不够,还要经过更长时间的忍耐,这对从业者也是非常大的考验。

中国的芯片如果想要在某些方面有所突破,在哪些方向或赛道上有可能会出未来黑马?

首先,芯片相关的内存、代工、封测等等领域,基本上投入都非常巨大,以数十亿计的资金才有可能参与,这些领域可能更多需要依靠国家战略进行追赶甚至赶超;

其次,IDM厂商。世界上TOP 15里有很多IDM厂商,像Intel、三星,中国还是有机会出现年轻的公司,比如华为海思。因为有持续的资源保证,海思有华为十几年持续的帮助和投入,获得了现在中国芯片领域排名第一的位置。中国还有其它的IDM,比如像无人机,还有很多比较成功的互联网公司,也都在尝试进行芯片的研发。在手机厂商和家电厂商中,除华为外,没听说哪个品牌或资源声势特别大,更多的手机厂商应该做尝试;

再次,很多人说国内要做自己的EDA公司,而EDA公司数十年的 历史 已经证明了,初创EDA公司最终最好的结局就是被三巨头收购,除非国内的EDA公司将来跟美国是一个世界两套体系,那就几乎要从头开始发展EDA产业,不然这方向不太可能有较大型的公司出现;

第四就是IP公司。在IP公司榜单前十名没有一家国内公司,直到2017年年底时,收购了Imagination。在榜单上可以看到IP公司最近几年的营收,IP公司活得很艰难,市场份额都不大。如果只是做单一IP公司,没有机会做CPU或GPU这种比较大空间的IP,那单一或少数几个IP的公司是很难生存的。如果将来迫不得已发展自己的IP,那唯一的方式就是某个具有号召力的组织机构振臂一呼,大家一起做聚合平台,把很多单一的IP聚合到一起,才有可能被芯片公司所采用。

最后,在芯片设计行业里有更多的机会,芯片设计方向也很多,主要考虑这么几点:首先,开源处理器也有隐患,将来需要完全源自于中国自主的处理器架构,不管是MCU微控制器、手机AP(Application Processor,即应用芯片)的MPU,还是一些在特定场合下的对特定指标有要求的数模、模数转换器件和射频器件。

希望投资机构能做好陪伴团队长跑的心理准备。中国的优势在于巨大的市场,可以立足于本地市场做持续引领,不要又成为“一代拳王”。像安防、AI行业,中国不仅仅有巨大的市场,而且也有很多AI的初创公司,在算法和软件方面也非常有技术领导力,还有像能源、 汽车 等等行业,一定会有国内供应商的重要一席之地。

除此之外,类似中国基金全资收购英国IP公司Imagination,也是一条可行的道路。除了美国外,在其它的一些地方,特别是欧洲还有些小而美的公司可以进行国际并购,从财务上面取得控制权,然后再慢慢消化吸收、引进人才等等。

此前,钛资本曾在2018年12月邀请了湖杉资本创始人苏仁宏在“新一代企业级 科技 投资人投研社”在线研讨会第九期上分享了中国半导体领域的投资挑战和机会(在钛资本微信公号中查看)。当时认为未来十年,中国芯片产业链将重构,这是最大的整合机会。传统的模式已经越来越没有效率了,今后的世界会越来越扁平,信息流会越来越短,数据的传输效率会提升,也会带来新的应用模式,整个产业链条会发生重构,而产业价值重点是芯片、云、数据。

而到了2019年6月,随着中美贸易战的升级和持久化,打开了中国芯片产业的 历史 性机遇窗口期。在美国禁令发出后,不少国际芯片产业链上的公司切断了对华为的技术供应,这将在很大程度上警醒和影响中国的 科技 投资流向。相对来说,半导体行业新的技术并不多,推动力大多数情况下并不是新技术。而 科技 投资的流动,将影响全球半导体产业格局的发展。过去,没有中美贸易战, 科技 投资更关注应用创新以及产业链的整合;而在中美贸易战的影响下, 科技 投资将有可能关注在全球不同的区域重建半导体生态,以保证国际竞争中的可持续性发展。

中国提前一年发放5G商用牌照,这在很大程度上拉升了中国在全球半导体产业链中的市场地位,也为国内半导体产业发展和创业创新提供了广阔的实验场和产业空间。现在需要的是更大胆更具创意的想像和想像空间——如果要在亚太和欧洲市场重建整个半导体产业及生态,是否能够做的不一样,例如还需要专业人士完成芯片设计么,还是人工智能就可以完成?好的消息是,已经有了到目前为止的整个半导体产业发展 历史 可以借鉴和对标,需要思考如果推倒重来的话是否有更好的方式、方法和路径?不是每个产业都有推倒重来的机会,在大挑战面前也是大机遇。

随着绿色低碳战略的不断推进,提升能源利用效率和能源转换效率已经成为各行各业的共识,如何利用现代化新技术建成可循环的高效、高可靠性的能源网络,无疑是当前各国重点关注的问题。

值此背景下,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体成为市场聚焦的新赛道。根据Yole预测数据, 2025年全球以半绝缘型衬底制备的GaN器件市场规模将达到20亿美元,2019-2025年复合年均增长率高达12%! 其中,军工和通信基站设备是GaN器件主要的应用市场,2025年市场规模分别为11.1亿美元和7.31亿美元

全球以导电型碳化硅衬底制备的SiC器件市场规模到2025年将达到25.62亿美元,2019- 2025年复合年均增长率高达30%! 其中,新能源汽车和光伏及储能是SiC器件主要的应用市场, 2025年市场规模分别为15.53亿美元和3.14亿美元。

本文中,我们将针对第三代半导体产业多个方面的话题,与国内外该领域知名半导体厂商进行探讨解析。

20世纪50年代以来,以硅(Si)、锗(Ge)为代的第一代半导体材料的出现,取代了笨重的电子管,让以集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。人们最常用的CPU、GPU等产品,都离不开第一代半导体材料的功劳。可以说是由第一代半导体材料奠定了微电子产业的基础。

然而由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低等原因,硅材料在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。因此,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角,使半导体材料的应用进入光电子领域,尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管方面。与此同时,4G通信设备因为市场需求增量暴涨,也意味着第二代半导体材料为信息产业打下了坚实基础。

在第二代半导体材料的基础上,人们希望半导体元器件具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低特性,第三代半导体材料也正是基于这些特性而诞生。

笔者注意到,对于第三代半导体产业各家半导体大厂的看法也重点集中在 “高效”、“降耗”、“突破极限” 等核心关键词上。

安森美中国汽车OEM技术负责人吴桐博士 告诉笔者: “第三代半导体优异的材料特性可以突破硅基器件的应用极限,同时带来更好的性能,这也是未来功率半导体最主流的方向。” 他表示随着第三代半导体技术的普及,传统成熟的行业设计都会有突破点和优化的空间。

英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监程文涛 则从能源角度谈到,到2025年,全球可再生能源发电量有望超过燃煤发电量,将推动第三代半导体器件的用量迅速增长。 在用电端,由于数据中心、5G通信等场景用电量巨大,节电降耗的重要性凸显,也将成为率先采用第三代半导体器件做大功率转换的应用领域。

第三代半导体材料区别于前两代半导体材料最大的区别就在于带隙的不同。 第一代半导体材料属于间接带隙,窄带隙第二代半导体材料属于直接带隙,同样也是窄带隙二第三代半导体材料则是全组分直接带隙,宽禁带。

和前两代半导体材料相比,更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

随着碳化硅、氮化镓等具有宽禁带特性(Eg>2.3eV)的新兴半导体材料相继出现,世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。具体来看:

与硅相比, 碳化硅拥有更为优越的电气特性 : 

1.耐高压 :击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地 提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗

2.耐高温 :半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。禁带宽度越大,器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍,可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过300℃,而碳化硅器件的极限工作温度可以达到600℃以上。同时,碳化硅的热导率比硅更高,高热导率有助于碳化硅器件的散热,在同样的输出功率下保持更低的温度,碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低,有助于实现设备的小型化

3.高频性能 :碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的2倍,这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。

氮化镓则具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等突出优点。 尤其是在光电子器件领域,氮化镓器件作为LED照明光源已广泛应用,还可制备成氮化镓基激光器在微波射频器件方面,氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通信、基站、卫星等军事 或者民用领域氮化镓也可用于功率器件,其比传统器件具有更低的电源损耗。

半导体行业有个说法: “一代材料,一代技术,一代产业” ,在第三代半导体产业规模化出现之前,也还存在着不少亟待解决的技术难题。

第三代半导体全产业链十分复杂,包括衬底→外延→设计→制造→封装。 其中,衬底是所有半导体芯片的底层材料,起到物理支撑、导热、导电等作用外延是在衬底材料上生长出新的半导体晶层,这些外延层是制造半导体芯片的重要原料,影响器件的基本性能设计包括器件设计和集成电路设计,其中器件设计包括半导体器件的结构、材料,与外延相关性很大制造需要通过光刻、薄膜沉积、刻蚀等复杂工艺流程在外延片上制作出设计好的器件结构和电路封装是指将制造好的晶圆切割成裸芯片。

前两个环节衬底和外延生长正是第三代半导体生产工艺及其难点所在。我们重点挑选碳化硅、氮化镓两种典型的第三代半导体材料来看,它们的生产制备到底还面临哪些问题。

从碳化硅来看,还需要“降低衬底生长缺陷,以及提高工艺效率” 。首先碳化硅单晶制备目前最常用的是物理气相输运法(PVT)或籽晶的升华法,而碳化硅单晶在形成最终的短圆柱状之前,还需要通过机械加工整形、切片、研磨、抛光等化学机械抛光和清洗等工艺才能成为衬底材料。

这一机械、化学制造过程存在着加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。此外,如果再加上考虑单晶加工的效率和成本问题,那还能够保障晶片具备良好的几何形貌,如总厚度变化、翘曲度、变形,而且晶片表面质量(粗糙度、划伤等)是否过关等,这都是碳化硅衬底制备中的巨大挑战。

此外,碳化硅材料是目前仅次于金刚石硬度的材料,材料的机械加工主要以金刚石磨料为基础切割线、切割刀具、磨削砂轮等工具。这些工具的制备难度大,使用寿命短,加工成本高,为了延长工具寿命、提高加工质量,往往会采用微量或极低速进给量,这就牺牲了碳化硅材料制备的整体生产效率。

对于氮化镓来说,则更看重“衬底与外延材料需匹配”的难题 。由于氮化镓在高温生长时“氮”的离解压很高,很难得到大尺寸的氮化镓单晶材料,当前大多数商业器件是基于异质外延的,比如蓝宝石、AlN、SiC和Si材料衬底来替代氮化镓器件的衬底。

但问题是这些异质衬底材料和氮化镓之间的晶格失配和热失配非常大,晶格常数差异会导致氮化镓衬底和外延层界面处的高密度位错缺陷,严重的话还会导致位错穿透影响外延层的晶体质量。这也就是为什么氮化镓更看重衬底与外延材料需匹配的难点。

在落地到利用第三代半导体材料去解决具体问题时,程文涛告诉OFweek维科网·电子工程, 英飞凌的碳化硅器件所采用的沟槽式结构解决了大多数功率开关器件的可靠性问题。

比如现在大多数功率开关器件产品采用的是平面结构,难以在开关的效率上和长期可靠性上得到平衡。采用平面结构,如果要让器件的效率提高,给它加点电,就能导通得非常彻底,那么它的门级就需要做得非常薄,这个很薄的门级结构,在长期运行的时候,或者在大批量运用的时候,就容易产生可靠性的问题。

如果要把它的门级做的相对比较厚,就没办法充分利用沟道的导通性能。而采用沟槽式的做法就能够很好地解决这两个问题。

吴桐博士则从产业化的角度提出, 第三代半导体技术的难点在于有关设计技术和量产能力的协调,以及对长期可靠性的保障。尤其是量产的良率,更需要持续性的优化,降低成本,提升可靠性。

观察当前半导体市场可以发现,占据市场九成以上的份额的主流产品依然是硅基芯片。

但近些年来,“摩尔定律面临失效危机”的声音不绝于耳,随着芯片设计越来越先进,芯片制造工艺不断接近物理极限和工程极限,芯片性能提升也逐步放缓,且成本不断上升。

业界也因此不断发出质疑,未来芯片的发展极限到底在哪,一旦硅基芯片达到极限点,又该从哪个方向下手寻求芯片效能的提升呢?笔者通过采访发现,国内外厂商在面对这一问题时,虽然都表达出第三代半导体产业未来值得期待,但也齐齐提到在这背后还需要重点解决的成本问题。

“目前硅基半导体从架构上、从可靠性、从性能的提升等方面,基本上已经接近了物理极限。第三代半导体将接棒硅基半导体,持续降低导通损耗,在能源转换的领域作出贡献,” 程文涛也为笔者描述了当前市场上的一种现象:可能会存在一些定价接近硅基半导体的第三代半导体器件,但并不代表它的成本就接近硅基半导体。因为那是一种商业行为,就是通过低定价来催生这个市场。

以目前的工艺来讲,第三代半导体的成本还是远高于硅基半导体 ,程文涛表示:“至少在可见的将来,第三代半导体不会完全取代第一代半导体。因为从性价比的角度来说,在非常宽的应用范围中,硅基半导体目前依然是不二之选。第三代半导体目前在商业化上的瓶颈就是成本很高,虽然在迅速下降,但依然远高于硅基半导体。”

作为中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一,泰科天润同样也表示对第三代半导体产业发展的看好。

虽然碳化硅单价目前比硅高不少,但从系统整体的角度来看,可以节约电感电容以及散热片。如果是大功率电源系统整体角度看成本未必更高,同时还能更好地提升效率。 这也是为什么现阶段虽然单器件碳化硅比硅贵,依然不少领域客户已经批量使用了。

从器件的角度来看,碳化硅从四寸过度到六寸,未来往八寸甚至十二寸发展,碳化硅器件的成本也将大幅度下降。据泰科天润介绍,公司新的碳化硅六寸线于去年就已经实现批量出货,为客户提供更高性价比的产品,有些产品实现20-30%的降价幅度。除此之外,泰科天润耗时1年多成功开发了碳化硅减薄工艺,在Vf水平不变的情况下,可以缩小芯片面积,进一步为客户提供性价比更高的产品。

泰科天润还告诉笔者:“这两年随着国外友商的缺货或涨价,比如一些高压硅器件,这些领域已经出现碳化硅取代硅的现象。随着碳化硅晶圆6寸产线生产技术的成熟,8寸晶圆的发展,碳化硅器件有望与硅基器件达到相同的价格水平。”

吴桐博士认为, 目前来看在不同的细分市场,第三代半导体跟硅基器件是一个很好的互补,也是价钱vs性能的一个平衡。随着第三代半导体的成熟以及成本的降低,最终会慢慢取代硅基产品成为主流方案。

那么对于企业而言,该如何发挥第三代半导体的综合优势呢?吴桐博士表示,于安森美而言,首先是要垂直整合,保证稳定的供应链,可长期规划的产能布局以及达到客观的投资回报率其次是在技术研发上继续发力,比如Rsp等参数,相比行业水准,实现用更小的半导体面积实现相同功能,这样单个器件成本得以优化第三是持续地提升FE/BE良率,等效的降低成本第四是与行业大客户共同开发定义新产品,保证竞争力以及稳定的供需关系最后也是重要的一点,要帮助行业共同成长,蛋糕做大,产能做强,才能使得单价有进一步下降的空间。

第三代半导体产业究竟掀起了多大的风口?根据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》内容:2019年我国第三代半导体市场规模为94.15亿元,预计2019-2022年将保持85%以上平均增长速度,到2022年市场规模将达到623.42亿元。

其中,第三代半导体衬底市场规模从7.86亿元增长至15.21亿元,年复合增速为24.61%,半导体器件市场规模从86.29亿元增长至608.21亿元,年复合增速为91.73%。

得益于第三代半导体材料的优良特性,它在 光电子、电力电子、通讯射频 等领域尤为适用。具体来看:

光电子器件 包括发光二极管、激光器、探测器、光子集成电路等,多用于5G通信领域,场景包括半导体照明、智能照明、光纤通信、光无线通信、激光显示、高密度存储、光复印打印、紫外预警等

电力电子器件 包括碳化硅器件、氮化镓器件,多用于新能源领域,场景包括消费电子、新能源汽车、工业、UPS、光伏逆变器等

微波射频器件 包括HEMT(高电子迁移率晶体管)、MMIC(单片微波集成电路)等,同样也是用在5G通信领域,不过场景则更加高端,包括通讯基站及终端、卫星通讯、军用雷达等。

现阶段,欧美日韩等国第三代半导体企业已形成规模化优势,占据全球市场绝大多数市场份额。我国高度重视第三代半导体发展,在研发、产业化方面出台了一系列支持政策。国家科技部、工信部等先后开展了“战略性第三代半导体材料项目部署”等十余个专项,大力支持第三代半导体技术和产业发展。

早在2014年,工信部发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》提出设立国家产业投资基金,重点支持集成电路等产业发展,促进工业转型升级,同时鼓励社会各类风险投资和股权投资基金进入集成电路领域在去年全国人大发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,进一步强调培育先进制造业集群,推动集成电路、航空航天等产业创新发展。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

具体来看当前主要应用领域的发展情况:

1.新能源汽车

新能源汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场,全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展,对功率半导体器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的经济增长点。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分,碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品, 由于成本的原因,目前使用比例还相对较低,但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势,通过降低冷却等系统的整体成本找到了市场。

2.光伏

光伏逆变器曾普遍采用硅器件,经过40多年的发展,转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如,在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里,碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。

3.轨道交通

未来轨道交通对电力电子装置,比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率,有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前,受限于碳化硅功率器件的电流容量,碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升,全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。

4.智能电网

目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。

第三代半导体自从在2021年被列入十四五规划后,相关概念持续升温,迅速成为超级风口,投资热度高居不下。

时常会听到业内说法称,第三代半导体国内外都是同一起跑线出发,目前大家差距相对不大,整个产业发展仍处于爆发前的“抢跑”阶段,对国内而言第三代半导体材料更是有望成为半导体产业的“突围先锋”,但事实真的是这样吗?

从起步时间来看,欧日美厂商率先积累专利布局,比如 英飞凌一直走在碳化硅技术的最前沿,从30年前(1992年)开始包含碳化硅二极管在内的功率半导体的研发,在2001年发布了世界上第一款商业化碳化硅功率二极管 ,此后至今英飞凌不断推出了各种性能优异的碳化硅功率器件。除了产品本身,英飞凌在2018年收购了Siltectra,致力于通过冷切割技术优化工艺流程,大幅提高对碳化硅原材料的利用率,有效降低碳化硅的成本。

安森美也是第三代半导体产业布局中的佼佼者,据笔者了解, 安森美通过收购上游碳化硅供应企业GTAT实现了产业链的垂直整合,确保产能和质量的稳定。同时借助安森美多年的技术积累以及几年前收购Fairchild半导体基因带来的技术补充,安森美的碳化硅技术已经进入第三代,综合性能在业界处于领先地位 。目前已成为世界上少数提供从衬底到模块的端到端碳化硅方案供应商,包括碳化硅球生长、衬底、外延、器件制造、同类最佳的集成模块和分立封装方案。

具体到技术上, 北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任沈波 也曾提出,国内第三代半导体和国际上差距比较大,其中很重要的领域之一是碳化硅功率电子芯片。这一块国际上已经完成了多次迭代,虽然8英寸技术还没投入量产,但是6英寸已经是主流技术,二极管已经发展到了第五代,三极管也发展到了第三代,IGBT也已进入产业导入前期。

另外车规级的碳化硅MOSFET模块在意法半导体率先通过以后,包括罗姆、英飞凌、科锐等国际巨头也已通过认证,国际上车规级的碳化硅芯片正逐渐走向规模化生产和应用。反观国内,目前真正量产的主要还是碳化硅二极管,工业级MOSFET模块估计到明年才能实现规模量产,车规级碳化硅模块要等待更长时间才能量产。

泰科天润也直言,国内该领域仍处于后发追赶阶段:器件方面,从二极管的角度, 国产碳化硅二极管基本上水平和国外差距不大,但是碳化硅MOSFET国内外差距还是有至少1-2代的差距 可靠性方面,国外碳化硅产品市场应用推广较早,积累了更加丰富的应用经验,对产品可靠性的认知,定义以及关联解决可靠性的方式都走得更前一些,国内厂家也在推广市场的过程中逐步积累相关经验产业链方面,国外厂家针对碳化硅的材料优势,相关匹配的产业链都做了对应的优化设计,使之能更加契合的体现碳化硅的材料优势。

OFweek维科网·电子工获悉,泰科天润在湖南新建的碳化硅6寸晶圆产线,第一期60000片/六寸片/年。此产线已经于去年实现批量出货,2022年始至4月底已经接到上亿元销售订单。 作为国内最早从事碳化硅芯片生产研发的公司,泰科天润积累了10余年的生产经验,针对特定领域可以结合自身的研发,生产和工艺一体化,快速为客户开发痛点新品 ,例如公司全球首创的史上最小650V1A SOD123,专门针对解决自举驱动电路已经替换高压小电流Si FRD解决反向恢复的痛点问题而设计。

虽然说IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,少有厂商涉及于此,但后发追赶者也不在少数。

就拿碳化硅产业来看,单晶衬底方面国内已经开发出了6英寸导电性碳化硅衬底和高纯半绝缘碳化硅衬底。 山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能 均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。

此外,在模块、器件制造环节我国也涌现了大批优秀的企业,包括 三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体 等等。

OFweek维科网·电子工程认为,随着我国对新型基础建设的布局展开和“双碳”目标的提出,碳化硅和氮化稼等第三代半导体的作用也愈发凸显。

上有国家支持政策,下有新能源汽车、5G通信等旺盛市场需求, 我国第三代半导体产业也开始由“导入期”向“成长期”过渡,初步形成从材料、器件到应用的全产业链。但美中不足在于整体技术水平还落后世界顶尖水平好几年,因此在材料、晶圆、封装及应用等环节的核心关键技术和可靠性、一致性等工程化应用问题上还需进一步完善优化。

当前,全球正处于新一轮科技和产业革命的关键期,第三代半导体产业作为新一代电子信息技术中的重点组成部分,为能源革命带来了深刻的改变。

在此背景下,OFweek维科网·电子工程作为深耕电子产业领域的资深媒体,对全球电子产业高度关注,紧跟产业发展步伐。为了更好地促进电子工程师之间技术交流,推动国内电子行业技术升级,我们继续联袂数十家电子行业企业技术专家,推出面向电子工程师技术人员的专场在线会议  「OFweek 2022 (第二期)工程师系列在线大会」  。

本期在线会议将于6月22日在OFweek官方直播平台举办,将邀请国内外知名电子企业技术专家,聚焦半导体领域展开技术交流,为各位观众带来技术讲解、案例分享和方案展示。


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