
碳化硅市场竞争渐入白热化,这家国际大厂产能扩大近3倍
当前,凭借高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势,碳化硅功率器件已经成为新能源汽车、5G通讯、轨道交通、智能电网等市场新的增长点。
据TrendForce集邦咨询旗下化合物半导体研究处预测,2023年整体SiC功率元件市场规模达22.8亿美元,年成长41.4%。与此同时,受惠于下游应用市场的强劲需求,预期至2026年SiC功率元件市场规模可望达53.3亿美元。
当前,全球碳化硅市场主要被国外厂商所占据,尤其是面对巨大的市场前景,STM、Infineon、Wolfspeed、ROHM、Onsemi等一众国际半导体厂商都纷纷加码扩产。而近期,除了安森美半导体考虑投资20亿美元扩产碳化硅芯片外,SK集团也宣布其釜山新工厂正式量产SiC,产能扩大近3倍。
5月16日,SK集团宣布,SK powertech位于釜山的新工厂结束试运行,将正式投入批量生产。
这意味着SK集团的SiC(碳化硅)半导体产能将扩大近3倍,预计2026年SK powertech销售额增长将超过5000亿韩元(约合3.74亿美元)。
资料显示,SK集团是目前韩国首家拥有SiC全产业链的厂商,而旗下SK powertech则是全球SiC(碳化硅)电力半导体设计、生产领域的知名企业。
去年5月,SK集团宣布,未来五年将投资247万亿韩元(相当于1976亿美元)在半导体、电池以及生物制药领域进行投资,其中的179万亿韩元将在韩国本土投资以协助韩国本土振兴经济。
据“SK中国”介绍,SK powertech釜山新工厂计划到2023年第四季度,工厂开工率将提升至100%,届时新工厂将具备年产29000张(150mm/6英寸晶片标准)规模的SiC电力半导体生产能力,比目前的约10000张提升近3倍。


2022年国内十大科技新闻:清华大学集成电路学院研究成果入选
近日,由科技日报社主办、部分两院院士和媒体人士共同评选出的2022年国内十大科技新闻揭晓,清华团队首次制成栅极长度最小的晶体管入选2022年国内十大科技新闻。
△亚1纳米栅长晶体管结构示意图
人类又向摩尔定律的极限发起挑战。这一次,中国人扮演了探索者的角色。清华大学集成电路学院团队首次制备出亚1纳米栅极长度的晶体管,该晶体管具有良好的电学性能。相关成果在线发表在3月15日的《自然》杂志上。
过去几十年,晶体管的栅极尺寸不断微缩。随着尺寸进入纳米尺度,电子迁移率降低、静态功耗增大等效应越发严重。新结构和新材料的开发迫在眉睫。目前主流工业界晶体管的栅极尺寸在12纳米以上。为进一步突破1纳米以下栅长晶体管的瓶颈,研究团队巧妙利用石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和优异的导电性能作为栅极,通过石墨烯侧向电场来控制垂直的二硫化钼(MoS_2)沟道的开关,从而实现等效的物理栅长为0.34纳米。
△随着摩尔定律的发展,晶体管栅长逐步微缩,本研究实现了亚1纳米栅长的晶体管
团队通过在石墨烯表面沉积金属铝并自然氧化的方式,完成了对石墨烯垂直方向电场的屏蔽。再使用原子层沉积的二氧化铪作为栅极介质、化学气相沉积的单层二维二硫化钼薄膜作为沟道。具体器件结构、工艺流程、完成实物图如下所示:
△亚1纳米栅长晶体管器件工艺流程、示意图、表征图以及实物图
研究发现,由于单层二维二硫化钼薄膜相较于体硅材料具有更大的有效电子质量和更低的介电常数,在超窄亚1纳米物理栅长控制下,晶体管能有效的开启、关闭,其关态电流在pA量级,开关比可达105,亚阈值摆幅约117mV/dec。大量、多组实验测试数据结果也验证了该结构下的大规模应用潜力。基于工艺计算机辅助设计(TCAD)的仿真结果进一步表明了石墨烯边缘电场对垂直二硫化钼沟道的有效调控,预测了在同时缩短沟道长度条件下,晶体管的电学性能情况。这项工作推动了摩尔定律进一步发展到亚1纳米级别,同时为二维薄膜在未来集成电路的应用提供了参考依据。
△统计目前工业界和学术界晶体管栅极长度微缩的发展情况,本研究率先达到了亚1纳米
纽约州立大学布法罗分校纳米电子学家李华民对此评价道:这项新工作将栅极的尺寸极限进一步缩小到仅一层碳原子的厚度,在相当长的一段时间内,要打破这一纪录是非常困难的。
单层石墨烯厚度仅0.34纳米,本身是平面结构,这就要求沟道是垂直结构,这是一大难题。另外石墨烯除了侧壁能够栅控,其表面也能栅控,因此屏蔽石墨烯表面电场也是难点,中国团队使用自氧化铝层来完成这一点。
二维薄膜的未来集成电路将会带来柔软、透明、高密度的芯片。如果使用新材料,就有机会实现全柔性的手机——其CPU、存储器都是软的,而且更加节能。
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台版“芯片法案”将出台引岛内热议,台积电等回应
[环球时报特约记者 陈立非]为确保台湾半导体产业在全球的领先地位,台“行政院”17日通过被称为“台版芯片法”的“产业创新条例”修正草案,之后将送“立法院”审议。台媒称,未来台积电、联发科等半导体大厂都有机会适用。
修正草案明定,在岛内进行前瞻技术创新、且居国际供应链关键地位的公司,符合“适用资格条件者”,其在前瞻创新研究发展的25%支出可抵减当年度应纳营利事业所得税额,购置先进设备的5%支出抵减当年度营利事业所得税额,且无投资抵减支出金额上限。不过,单项投资抵减总额不得超过当年度纳税额的30%,两项同时申请则以税额的50%为限。
台湾《联合报》举例称,假设一家公司2023年度前瞻创新研发支出为100亿元(新台币,下同)、投资先进制程机器设备150亿元,抵减前应纳税额为60亿元。如果该公司符合规定,则研发支出100亿元中,虽然可享25%优惠,但因为公司应纳营业所得税的30%,也就是最高只有18亿元可计入抵减,因此研发项目享有18亿元的抵减优惠。另外,在设备支出的150亿元中,以机器设备投抵5%的租税优惠为7.5亿元。也就是说,该公司前瞻创新研发支出加上机器设备支出两项,2023年度可享有投资抵减25.5亿元(18亿元+7.5亿元)。
针对此消息,台积电称会持续投资台湾,对此法案乐观其成。日月光集团旗下日月光半导体执行长吴田玉也称,未来十年,半导体产业大环境会有更大的挑战,产业在全球高额补助及多重管制之下,竞争将更为艰难。此次“产创条例”的修法,业界乐观其成,实质影响有待法规细节及配套措施。力积电董事长黄崇仁则在采访中表示,当局通过设备投资抵减,照顾台湾半导体产业的美意,他给予肯定并乐观其成,但硬冠上“前瞻研发”及“先进制程设备”,似乎只想针对台积电或少数设备商提供补助。
台湾《中国时报》17日引用分析师的话称,当局推出相关补助政策,有利岛内半导体厂商的竞争力,但目前半导体库存调整,成熟制程的产能利用率下滑明显,厂商营收和获利将被影响,因此对相关个股持中立的看法。
另有分析认为,民进党当局大力扶持半导体产业,一方面是希望从打造“护台神山”到打造“护台群山”,同时也是通过加大半导体供应链在美国心目中的分量,强化台湾安全。舆论则担忧,台湾的产业高度集中半导体产业,可能会染上“荷兰病”,也就是高科技长期一枝独秀,产业发展不均,加速M型化社会发展,进一步拉大岛内贫富差距。


挑战与机遇,半导体与终端产业未来趋势展望
摘要: 半导体与终端产业
2022年,受疫情、高通货膨胀、消费电子低迷等多重因素影响,半导体产业迈入下行周期,“寒气”逼人。与此同时,汽车、物联网等技术蓬勃发展,应用需求强劲。挑战与机遇下,半导体产业链如何应对?产业未来又将何去何从?
在11月2日召开的EEVIA第十届年度中国硬科技媒体论坛暨2022产业链研创趋势展望研讨会上,多位业界大咖针对半导体以及终端产业做出了发展预测。
英飞凌汽车级WiFi/BT及安全产品应用市场管理经理杨大稳:
赋能未来汽车低碳化和数字化发展
近年新能源车与电动车蓬勃发展,在2022年,国有品牌汽车占据近一半的中国市场份额,最大的驱动力是来自于新能源车和电动车。由于能源危机,特别是汽油价格的增长,和碳排放的要求,电动车逐渐成为一个趋势。
在电动车领域,英飞凌提供最核心的相关产品布局,主要分两大类:一类是汽车核心驱动,另一类是汽车本身的数字化。在汽车核心驱动这一块,英飞凌提供的是碳化硅产品。英飞凌会在整个碳化硅领域,从上游材料,到自身的产能,以及未来技术的投资,会做长远的规划,来确保整个全球电动车市场的供给,特别是在国内快速发展的电动车市场,能够提供丰富的碳化硅材料。
关于汽车数字化,现在很多厂商包括电动车厂商,都把汽车当成一个第三空间,也就是把汽车会做成一个休闲、娱乐,或者中间休息的区域,所以它会从嗅觉、感知、听觉等等,给你带来丰富的体验,这也是未来汽车在座舱相关的趋势。智能座舱有几大部分:第一它有非常好的人机界面,通过语言、手势、触控等等互动;第二是安全的互联;第三是非常高级的音箱系统;第四是ADAS,比如我们提前预知汽车有没有障碍物,进行主动刹车等等安全的维度;最终,汽车需要不断升级相应软件,从这几大方面,英飞凌都会提供对应的解决方案。
在全新电子电气架构趋势下的汽车平台设计中,特别是新能源车里,英飞凌从核心部件碳化硅协助支持汽车的低碳化、零排放;同时,英飞凌会在数字化提供智能座舱相关的产品,提供更好的舒适度。
Imagination产品市场高级经理黄音:
SoC IP技术赋能未来硬核科技创新
近年,半导体器件需求不断增加,不过在技术发展、疫情、经济形势变化等因素影响下,半导体器件需求不断变化,有产品生命周期的变化,以及标准的不断迭代,这些都是复杂的变化。但有一点比较好的方向是,高性能的SoC IP的需求是增长的,这也带动了技术市场的提振。
IP的出现像一个蝴蝶一样,从卵从虫,到幼虫到蝶变的过程,这背后是应用市场需求的变化,比如服务器的市场增长,物联网AIoT市场的应用和普及,还有5G、人工智能市场的增长和推广,这些应用市场背后的需求,在推动技术往不断发展。然后越来越多的半导体厂商,SoC厂家,开始考虑借助外力,比如专业的IP公司,在某一个领域里面提供非常好的技术服务,从而降低其总拥有成本并节省产品进入市场的时间。
整个半导体产业链是倒金字塔的产业链,2021年全球GDP大概在96万亿美元,电子信息的规模在1.4万亿,而半导体的销售大概近6000亿,IP产值2021年是50多亿,这说明什么?相当于数十亿美元的IP产业,在支撑着数千亿美元的半导体市场。有数据显示,每年芯片的研发投入大概600亿,但IP研发投入只有36亿,占6%的份额,这是非常小的。总而言之,IP是整个半导体上游产业链里面的核心,每一元芯片能撑起200多元的社会经济,而每一元的IP,能支持20000元的社会经济价值,所以IP公司的存在是必要的。
作为IP核公司,Imagination认为产业创新焦点包括性能与功耗,未来市场趋势则包括灵活性和可扩展性,功耗,带宽以及安全性。Imagination致力于做高性能的SoC IP核的公司,追求最佳的PPA, 高性能,低功耗,产品不仅适用于移动端,也同样适用于桌面服务器等高性能领域,公司跟随市场,追求可扩展性、灵活性,同时也有非常高的效率。在创新上,Imagination GPU的IP核已经超过30多年的历史,例如光线追踪是其中一个非常重要的技术突破。Imagination在技术上的领先是被市场驱动的,也是引领市场的,我们的GPU、AI、CPU以及其它的IP核,都是在行业前沿追逐最先进的技术,来引领整个行业。
ADI中国产品事业部高级市场应用经理何源:
迎接新一代可穿戴技术大趋势
从2017年开始,可穿戴耳机增长量非常大;在很多因素影响下,2021年增速开始变缓;2022年可能全球市场出货量会往下调。目前来看,可穿戴耳机和十几年前的手机市场很像,品牌市场占领主力,这也是一个信号,这个市场基本上可以认为是稳定成熟的。
AR/VR设备市场方兴未艾,其中AR设备重在行业应用,不在娱乐,比如目前有些工业上的培训,或者是工业维护,远程的指导,在现场作业的工作人员,可以通过AR设备去做很多操作。 VR主要的应用场景是游戏、娱乐、社交。AR/VR设备很吃算力,所以其整个制程、工艺,都向着顶级节点发起进攻。现在市面上在售的AR/VR设备芯片制程都在5纳米甚至以下,这是算力和电池决定的,一定要做到非常高的制程,以提升续航。
智能手表行业是少有的在消费类市场里面还能保持稳步上升的。从2020年到2021、2022年,总出货量呈两位数增长,品牌占比也有所增长,和三五年前正在变成熟过程中的耳机市场很像。就全球份额来看,欧洲、美国在下降,印度在上升,中国在上升且市场份额最大,所以国人对手表,包括对健康的领域关注程度很高。
展望未来产业发展,何源认为,从可穿戴产品来看,人类自身对于健康的追求是不变的,健康一定是大趋势。除了运动追踪,现在的手表可以测心率、血氧饱和率,甚至初级的情绪、压力、健康状态,以及测体脂率等等。包括人类五大健康指标:心率、血氧、血压、呼吸、体温,这些未来都会一一被可穿戴产品攻克。
未来厂商想要做差异化发展,数据和算法则扮演着重要的角色。ADI一直专注于混合信号处理等技术,在数据转换、模拟/数字信号处理上有深厚的积淀,使得ADI芯片和方案,可以从系统层面解决可穿戴设备研发中遇到的问题。为了更好地服务于本土客户,ADI成立了中国产品事业部,全链条本土化设计、开发、支持,具备技术、服务和供应多重优势,能提供24小时响应,包括在行业资源、经验上,ADI也可以提供指导,助力厂家打造差异化的产品,而且具备了量产成本。
加贺富仪艾电子产品管理部总监杜复旦:
IoT应用市场和全链无线模块发展趋势
物联网作为一场非常重要的重塑革命,近几年来得到了飞速发展,不管是从5G、云计算、人工智能这样的数字技术主导的万物互联的过程,它重塑了我们整个生活、生产、公共领域的各种发展方式。业界预测到2025年全球的物联网连接设备数预计将达到309亿,到时中国的物联网连接数相比2020年会翻倍,达到80亿,这呈现了爆发式的增长态势。
这一背景下,各家纷纷来入局物联网,加贺富仪艾电子算一个后来者,2021年正式收购了太阳诱电的有关蓝牙和无线局域网模块的商业权、开发和制造技术以及知识产权,才来投身到无线模块领域。加贺富仪艾电子能够提供非常小尺寸的无线模块产品,同时包含高级功能,以及有广泛的产品阵容、强大的支持服务,以及新标准的支持能力。
现有的物联网产业链,它整个价值分布,从芯片传感器厂商,到终端模块厂商,通讯服务提供商,平台服务提供商,一直到行业应用的提供商,其实整个的价值链分布不是很均匀的。就单纯的模块业务而言,标准化比较高,价格也比较透明,溢价空间不是很大,但是云平台和整体方案解决是可以提高业务能力水平的,加贺富仪艾电子也在朝这个方向做一些整合。
无线新技术非常多,但是总体看上去,它的进展又没有那么快,因为整个物联网行业的发展还是比较平稳。比如Wifi 6E市场,目前从整个市场情况来看,Wifi 6E还没有完整地进入到每个领域,Wifi 6E 2021年已经过了认证,个人认为在接下来的几年,可能会有一个比较大的发展。Wifi Halow也同样如此,现在市面上也很少看到大公司针对wifi halow做专门的开发,需要过一段时间才能进入大家的视野。
在物联网市场上,接下来可以展望的两个方向:一个是可持续的能源和物联网的融合,因为现在大家都在提新能源,物联网在新能源上的结合,有可能是接下来的一个方向。第二个就是公共事业领域大规模采用物联网,这其实已经在进行了,但是这方面最终还是取决于政府的一些监管政策。


芯片测试相关的基础知识(三)


芯片测试相关的基础知识(二)


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