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第三代半導體陷入團戰(zhàn)

2020-08-07
來源:芯路芯語

  第三代半導體材料已成為當下得熱點,市場看好未來第三代半導體材料的各項優(yōu)勢,但礙于成本仍貴,量產(chǎn)具有難度,為了加快技術上以及生產(chǎn)上的突破,單打獨斗困難,各方人馬進入團戰(zhàn)階段,愈早把良率提升、成本降低、進入量產(chǎn),愈快能享受這塊未來看好的市場大餅。

  各方人馬合作/ 結盟/ 購并 動作積極

  全球半導體大廠跨入第三代半導體材料,已多展開合作、策略結盟或購并,包括IDM 廠商意法半導體購并Norstel AB 以及法國Exagan、英飛凌收購Siltectra ,以及日商ROHM 收購SiCrystal 等;而中國臺灣廠商也爭逐第三代半導體材料,以今年上半年臺積電攜手意法半導體最具代表性,而此次矽晶圓大廠環(huán)球晶與宏捷科的策略私募入股,整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈的能力達成互補,加快開發(fā)腳步以及瓶頸,打團戰(zhàn)比單打獨斗,更快可獲取市場。

  氮化鎵難度在晶格 碳化硅晶種、長晶都是挑戰(zhàn)

  目前第三代半導體材料占比重仍相當?shù)?,量產(chǎn)端的困難仍是最大挑戰(zhàn)。氮化鎵發(fā)展瓶頸段仍在基板段,造成氮化鎵的成本昂貴且供應量不足,主要是因為氮化鎵長在硅上的晶格不匹配,困難度高,另外的困難在于氮化鉀產(chǎn)品容易翹曲,所以基板也要特別制造,如果會往上翹,就要在先逆向長氮化鎵在矽上,具有相當難度。

  而在碳化硅的生產(chǎn)難度上,則包括長晶的源頭晶種來源就要求相當高的純度、取得困難,另外,長晶的時間相當長且長晶過程監(jiān)測溫度和制程的難度高,第三則是碳化硅長一根晶棒需耗時2 周,成果可能僅3 公分,造成量產(chǎn)的難度。

  價格仍是普及的最大關鍵

  全球以硅為基礎的半導體材料市場約4,500 億美元,其中第三代半導體僅才占10 億美元的水準,比重仍相當?shù)?,但未來的成長幅度仍很大,不過要商業(yè)化的關鍵即是價格要快速下降,至少要比現(xiàn)在價格還要便宜5 成,市場接受度才會提高。

  而對于各國的發(fā)展腳步,包括美國、日本、歐盟都想把技術建立起來,且化合物半導體應用領域在軍事也不少,在大功率的高速交通工具也是關鍵材料,所以被各國視為戰(zhàn)略物資,半絕緣的化合物半導體甚至要拿到證明才可以出口,是相當重要的上游材料。

  至于整體市場的起飛時間,本來市場認為,在5G 和電動車的推波助瀾下,2020 年第三代半導體材料就會有量,但今年受到新冠疫情影響,整個車用市場大亂,5G 布建也受到影響,預估2021 年下半年就會比較有量,最快可以應用的還是power 相關的產(chǎn)品,但5G 以及電動車領域仍是未來撐起市場的重要動能。

  中國大陸第三代半導體現(xiàn)狀

  技術層面,SiC襯底和外延方面,國內仍然是4英寸為主,已開發(fā)出6英寸產(chǎn)品并實現(xiàn)小批量供貨;國內批量生產(chǎn)的GaN襯底仍以2英寸為主。國內600 ~3300V SiC肖特基二極管技術較為成熟,產(chǎn)業(yè)化程度繼續(xù)提升,目前也已研制出1200~1700V SiC金氧半場效晶體管(MOSFET)器件,但可靠性較低,目前處于小批量生產(chǎn)階段;國內全SiC功率模塊,主要指標為1200V /50~600A、650V /900A。GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)方面,國內2018年推出了650V/10 ~30A的GaN晶體管產(chǎn)品;GaN微波射頻器件方面,國產(chǎn)GaN射頻放大器已成功應用于基站,Sub 6 GHz和毫米波GaN射頻功率放大器也已實現(xiàn)量產(chǎn)。

  產(chǎn)業(yè)方面,在半導體對外投資受阻情況下,國內自主創(chuàng)新發(fā)展是必由之路。2018年,在政策和資金的雙重支持下,國內第3代半導體領域新增3條SiC產(chǎn)線。投資方面GaN熱度更高,據(jù)第3代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟( CASA )不完全統(tǒng)計,2018年國內第3代半導體相關領域共有8起大的投資擴產(chǎn)項目,其中4起與GaN材料相關,涉及金額220億元。此外,與國際企業(yè)并購熱潮對比,國內2018年僅有2起。

  生產(chǎn)模式上,大陸在第3代半導體電力電子器件領域形成了從襯底到模組完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系,器件制造方面以IDM模式為主,且正在形成“設計—制造—封測”的分工體系;大陸代工產(chǎn)線總體尚在建設中,尚未形成穩(wěn)定批量生產(chǎn)。

  區(qū)域方面,我國第3代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展初步形成了京津冀、長三角、珠三角、閩三角、中西部5大重點發(fā)展區(qū)域,其中,長三角集聚效應凸顯,占從2015年下半年至2018年底投資總額的64%。此外,北京、深圳、廈門、泉州、蘇州等代表性城市正在加緊部署、多措并舉、有序推進。

  總體而言,我國第3代半導體技術和產(chǎn)業(yè)都取得較好進展,但在材料指標、器件性能等方面與國外先進水平仍存在一定差距,市場繼續(xù)被國際巨頭占據(jù),國產(chǎn)化需求迫切。(EETOP綜合整理自:MoneyDJ、互聯(lián)網(wǎng)等)

  

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