半導(dǎo)體材料演進(jìn)歷程

第一代材料是硅(Si),大家通俗理解的硅谷,就是第一代半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)園。

第二代材料是砷化鎵(GaAs),為4G時代而生,目前的大部分通信設(shè)備的材料。

第三代材料目前比較成熟的有碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等,未來5G時代的標(biāo)配。

第三代半導(dǎo)體是5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多個“新基建”產(chǎn)業(yè)的重要材料,同時也是世界各國半導(dǎo)體研究領(lǐng)域的熱點。

根據(jù)《2020年第三代功率半導(dǎo)體報告》所統(tǒng)計,到2020年底,全球SiC 和GaN功率半導(dǎo)體的銷售收入預(yù)計將從2018年的5．71億美元增至8．54億美元。

未來十年的年均兩位數(shù)增長率,到2029年將超過50億美元。

韓國政府出手欲搶占先進(jìn)功率半導(dǎo)體市場先機(jī)

近日,韓國政府發(fā)布了一份先進(jìn)功率半導(dǎo)體研發(fā)和產(chǎn)能提升計劃。

目前韓國國內(nèi)市場規(guī)模約為20億美元,由于缺乏技術(shù)和專利,90%以上的市場需求依賴進(jìn)口。

韓國政府計劃到2025年將市場競爭力提升到全球水平,以便到那一年韓國至少有5種先進(jìn)的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品上市。

政府計劃積極支持研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),以搶占仍處于早期階段的下一代功率半導(dǎo)體市場,并建立一個堅實的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

如此一來,韓國加入美國、中國和日本等國家的行列,均宣布促進(jìn)本土芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,包括功率半導(dǎo)體的制造。

致力于SiC、GaN、Ga2O3三種材料的應(yīng)用技術(shù)和技術(shù),克服硅酮材料的局限性,協(xié)助國內(nèi)企業(yè)的材料和芯片研發(fā)工作。

韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部在一份聲明中表示,將與韓國國內(nèi)的代工廠建立6 - 8英寸的制造工藝,以擴(kuò)大相關(guān)的代工服務(wù)。

韓國無線通信設(shè)備半導(dǎo)體企業(yè)RFHIC(艾爾福)被選定為課題牽頭企業(yè),SK Siltron將參與SiC基板/GaN樹脂的制作,LIG nex1負(fù)責(zé)系統(tǒng)的驗證,韓國電子通信研究院(ETRI)的半導(dǎo)體工廠將被用來進(jìn)行GaN MMIC的制作。

而在早前4月1日,韓國政府曾召開會議,發(fā)表了“下一代功率半導(dǎo)體技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)能擴(kuò)充方案”,宣布將正式培育下一代功率半導(dǎo)體技術(shù)。

韓國近年來在第三代半導(dǎo)體方面動作頻頻

2000年韓國制訂了GaN開發(fā)計劃,政府在2004～2008年投入4．72億美元,企業(yè)投入7．36億美元以支持韓國進(jìn)行光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使韓國成為亞洲最大的光電子器件生產(chǎn)國。

2009年韓國發(fā)布《綠色成長國家戰(zhàn)略》,全力發(fā)展環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè),并致力于使得該產(chǎn)業(yè)成為韓國經(jīng)濟(jì)增長的主要動力之一。

2010—2012年間投入約4500萬美金以推動MOCVD機(jī)臺實現(xiàn)國產(chǎn)化、引進(jìn)制程自動化系統(tǒng)并開發(fā)高速封裝、監(jiān)測設(shè)備。

韓國圍繞Si基GaN和SiC器件啟動功率電子國家項目,同時重點圍繞高純SiC粉末制備、高純SiC多晶陶瓷、高質(zhì)量SiC單晶生長、高質(zhì)量SiC外延材料生長4個方向,開展了國家研發(fā)項目。

韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部(MOTIE)舉辦研討會,為了強(qiáng)化系統(tǒng)半導(dǎo)體的競爭力,產(chǎn)、官、學(xué)三界聯(lián)手投資4645億韓元(4．15億美元),開發(fā)低能源、超輕量和超高速的半導(dǎo)體芯片。

這當(dāng)中1326億韓元用于開發(fā)先進(jìn)超輕量傳感器、837億韓元投入低耗能的SiC功率半導(dǎo)體,47億韓元投資超高速存儲器和系統(tǒng)整合設(shè)計技術(shù)。

2021年,韓國政府對第三代半導(dǎo)體的發(fā)展越來越重視,僅是這三年便實施了多項舉措,特別是在汽車半導(dǎo)體、5G領(lǐng)域。

最近更是傳出三星有意收購一家汽車半導(dǎo)體大廠,目標(biāo)可能包括恩智浦,德州儀器,微芯和亞德諾等公司。

韓國正在向歐美日巨頭發(fā)起沖擊

X-band “氮化鎵”半導(dǎo)體超高頻率集成電路(MMIC)是安裝在韓國戰(zhàn)斗機(jī)(KF-X)上的雷達(dá)核心配件。

除X-band外,課題還將擴(kuò)大到Ku-band、Ka-band等,該技術(shù)也適用于擴(kuò)展到28千兆(GHz)的5G通信設(shè)備及衛(wèi)星通信。

曾經(jīng)的韓國通過在存儲領(lǐng)域的血拼,為其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。以三星、SK海力士等為代表的韓國半導(dǎo)體廠商在此間成長了起來,并在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中扮演著重要的角色。

而隨著5G、人工智能時代的來臨,在新的應(yīng)用場景的推動下,全球半導(dǎo)體格局面臨著可能會發(fā)生變化的情況。

在新的半導(dǎo)體市場競爭之下,韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在試圖減輕對存儲產(chǎn)品的依賴,向其他領(lǐng)域進(jìn)行進(jìn)軍,以擴(kuò)大其在半導(dǎo)體領(lǐng)域的影響力。

國內(nèi)第三代半導(dǎo)體緊跟步伐

據(jù)集邦咨詢指出,因疫情趨緩所帶動5G基站射頻前端、手機(jī)充電器及車用能源等需求逐步提升,預(yù)期2021年GaN通訊及功率器件營收分別為6．8億和6100萬美元,年增30．8%及90．6%,SiC器件功率領(lǐng)域營收可達(dá)6．8億美元,年增32%。

第三代半導(dǎo)體是未來各地?fù)屨茧妱榆嚒⑿履茉?甚至國防、太空優(yōu)勢,不能忽視的關(guān)鍵技術(shù),誰在這個領(lǐng)域領(lǐng)先,誰就能在這個領(lǐng)域勝出,有機(jī)會成為下一個臺積電。

日前,阿里巴巴達(dá)摩院預(yù)測了2021年科技趨勢,其中位列第一的是以氮化鎵和碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體將迎來應(yīng)用大爆發(fā)。

國家2030計劃和“十四五”國家研發(fā)計劃已明確第三代半導(dǎo)體是重要發(fā)展方向。

計劃在2021-2025年期間,舉全國之力,在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等等各個方面,大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),以期實現(xiàn)技術(shù)與生產(chǎn)獨立,自給自足,不再受制于外部限制。

以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體開始逐漸受到市場的重視,國際上已形成完整的覆蓋材料,器件,模塊和應(yīng)用等環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈,全球新一輪的產(chǎn)業(yè)升級已經(jīng)開始。