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碳化硅,國產(chǎn)化進程顯著

發(fā)布時間:2022-09-19發(fā)布人:

碳化硅,國產(chǎn)化進程顯著



碳化硅作為第三代半導體材料的主要代表之一,其技術發(fā)展也至關重要。雖然國內(nèi)碳化硅的技術水平與國外有所差距,但國內(nèi)企業(yè)在 2-6 英寸的導電型和半絕緣型碳化硅襯底領域均已實現(xiàn)部分國產(chǎn)替代,8 英寸晶圓也在研制過程中,國產(chǎn)替代進程講持續(xù)突破。

碳化硅市場產(chǎn)業(yè)鏈主要分為晶圓襯底制造、外延片生產(chǎn)、碳化硅器件研發(fā)和裝備封裝測試四個部分,分別占市場總成本的 40%、25%、25%、10%,由于具備晶體生長過程繁瑣,晶圓切割困難等特點,碳化硅襯底的制造成本一直處于高位。目前高質(zhì)量襯底的應用主要集中于 WolfSpeed、II-VI、ROHM 三大供應商,CR3 市場占有率達到 80%以上;國內(nèi)襯底的產(chǎn)品良率、品質(zhì)和生產(chǎn)效率還有一定差距。碳化硅襯底的使用極限性能優(yōu)于硅襯底,可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應用需求,當前碳化硅襯底已應用于功率器件及射頻器件,隨著下游需求爆發(fā),2022-2026 年 SiC 器件的市場規(guī)模將從 43 億美元提升到 89 億美元,年復合增長率為 20%。

?碳化硅性能優(yōu)勢?

碳化硅襯底的使用極限性能優(yōu)于硅襯底,可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應用需求,當前碳化硅襯底已應用于功率器件及功率器件。碳化硅器件優(yōu)點如下:

(1)耐高壓。擊穿電場強度大,是硅的 10 倍,用碳化硅制備器件可以極大地提高耐壓容量、工作頻率和電流密度,并大大降低器件的導通損耗。所以在實際應用過程中,與硅基相比可以設計成更小的體積,約為硅基器件的 1/10。

(2)耐高溫。半導體器件在較高的溫度下,會產(chǎn)生載流子的本征激發(fā)現(xiàn)象,造成器件失效。禁帶寬度越大,器件的極限工作溫度越高。碳化硅的禁帶接近硅的 3 倍,可以保證碳化硅器件在高溫條件下工作的可靠性。硅器件的極限工作溫度一般不能超過 300℃,而碳化硅器件的極限工作溫度可以達到 600℃以上。同時,碳化硅的熱導率比硅更高,高熱導率有助于碳化硅器件的散熱,在同樣的輸出功率下保持更低的溫度,碳化硅器件也因此對散熱的設計要求更低,有助于實現(xiàn)設備的小型化。

(3)實現(xiàn)高頻的性能。碳化硅的飽和電子漂移速率大,是硅的 2 倍,這決定了碳化硅器件可以實現(xiàn)更高的工作頻率和更高的功率密度。同時碳化硅襯底材料能量損失更小。在相同的電壓和轉換頻率下,400V 電壓時,碳化硅MOSFET逆變器的能量損失約為硅基IGBT能量損失的 29%-60%之間;800V 時,碳化硅MOSFET逆變器的能量損失約為硅基IGBT能量損失的 30%-50%之間。因此碳化硅器件的能量損失更小。

?國內(nèi)發(fā)展碳化硅的難點?

碳化硅生產(chǎn)過程主要包括碳化硅單晶生長、外延層生長及器件制造三大步驟,對應的是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈襯底、外延、器件三大環(huán)節(jié)。


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碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈及代表企業(yè)

碳化硅襯底

碳化硅襯底正在不斷向大尺寸的方向發(fā)展,目前行業(yè)內(nèi)公司主要量產(chǎn)襯底尺寸集中在4 英寸及6英寸。在最新技術研發(fā)儲備上,以行業(yè)領先者Wolfspeed公司的研發(fā)進程為例,Wolfspeed公司已成功研發(fā) 8 英寸產(chǎn)品。為提高生產(chǎn)效率并降低成本,大尺寸是碳化硅襯底制備技術的重要發(fā)展方向,襯底尺寸越大,單位襯底可制造的芯片數(shù)量越多,單位芯片成本越低;襯底的尺寸越大,邊緣的浪費就越小,有利于進一步降低芯片的成本。由于現(xiàn)有的 6 英寸的硅晶圓產(chǎn)線可以升級改造用于生產(chǎn)SiC器件,所以 6 英寸 SiC 襯底的高市占率將維持較長時間。目前我國市場上使用的碳化硅襯底已基本完成向6英寸過渡,但有效產(chǎn)能仍存在短缺。

碳化硅襯底制備主要有以下技術難點:(1)碳化硅單晶的制備對于溫度場設計。適宜的溫度場是制備碳化硅單晶的基礎,不適宜的溫度場極易導致單晶開裂等問題。此外,隨著碳化硅襯底直徑的增加,溫度場的設計及實現(xiàn)難度也在增加。(2)降低結晶缺陷密度。襯底中結晶缺陷(如:微管、穿透性螺位錯(TSD)、基平面位錯(BPD))會對器件造成負面影響。由于碳化硅較高的生長溫度,為降低結晶缺陷密度,傳統(tǒng)的工藝條件 (如掩膜法)已經(jīng)不能滿足低結晶缺陷密度單晶的生長,勢必需要導入新工藝,增加工藝復雜性,這會推高單晶成本。因此,需要投入較長的時間及較大的物料成本研發(fā)新工藝,較長的研發(fā)周期可能會阻礙襯底單位面積成本的下降,且隨著單晶生長厚度的增加,單晶殘余內(nèi)應力迅速增加,這會導致單晶結晶質(zhì)量下降甚至導致單晶開裂等問題,如何有效兼顧單晶可用厚度及單晶結晶質(zhì)量存在較大難度。

襯底主要的三個幾何參數(shù)為TTV(總厚度偏差)、Bow(彎曲度)及Wrap(翹曲度),國內(nèi)廠商與國外領先廠商仍存在明顯差距。此外, 產(chǎn)品的一致性問題是難以攻克的短板,國產(chǎn)襯底目前較難進入主流供應鏈。具體來說,國產(chǎn)襯底技術短板以及一致性問題主要包含兩個方面:(1)由于國內(nèi)廠商起步相對較晚,在材料匹配、設備精度和熱場控制等技術角度需要長時間的專門知識累積;(2)國內(nèi)廠商的客戶較少且比較分散,客戶的反饋速度更慢,反饋內(nèi)容不徹底。相比較起來,WolfSpeed 的產(chǎn)品線覆蓋襯底、外延、器件乃至模組,后端反饋充分且及時。因此,國內(nèi)廠商的技術差距直接導致襯底綜合性能較差,無法用于要求更高的產(chǎn)線中;一致性問則表示優(yōu)質(zhì)襯底比例較低,直接導致襯底的成本大幅上升,上述兩點導致國內(nèi)廠商制造的襯底還無法進入主流供應鏈。

碳化硅外延

當前外延主要以 4 英寸及 6 英寸為主,大尺寸碳化硅外延片占比逐年遞增。碳化硅外延尺寸主要受制于碳化硅襯底尺寸,當前 6 英寸碳化硅襯底已經(jīng)實現(xiàn)商用,因此碳化硅襯底外延也逐漸從 4 英寸向 6 英寸過渡。在未來幾年里,大尺寸碳化硅外延片占比會逐年遞增。由于 4 英寸碳化硅襯底及外延的技術已經(jīng)日趨成熟,因此,4 英寸碳化硅外延晶片已不存在供給短缺的問題,其未來降價空間有限。此外,雖然當前國際先進廠商已經(jīng)研發(fā)出 8 英寸碳化硅襯底,但其進入碳化硅功率器件制造市場將是一個漫長的過程,隨著 8 英寸碳化硅外延技術的逐漸成熟,未來可能會出現(xiàn) 8 英寸碳化硅功率器件生產(chǎn)線。

碳化硅外延主要解決外延晶片均勻性控制和外延缺陷控制兩大問題。

(1)外延晶片均勻性控制方面,由于外延片尺寸的增大往往會伴隨外延晶片均勻性的下降,因此大尺寸外延晶片均勻性的控制是提高器件良率和可靠性、進而降低成本的關鍵。

(2)外延缺陷控制問題?;嫖诲e(BPD)是影響碳化硅雙極型功率器件穩(wěn)定 性的一個重要結晶缺陷,不斷降低 BPD 密度是外延生長技術發(fā)展的主要方向。由于物理氣象傳輸法(PVT)制 備碳化硅襯底的 BPD 密度較高,外延層中對器件有害的 BPD 多來自于襯底中的 BPD 向外延層的貫穿。因此,提高襯底結晶質(zhì)量可有效降低外延層 BPD 位錯密度。

隨著碳化硅器件的不斷應用,器件尺寸及通流能力不斷增加, 對結晶缺陷密度的要求也不斷增加,在未來技術的進步下,碳化硅外延片結晶缺陷密度會隨之不斷下降。

碳化硅功率器件

我們把 SiC 器件發(fā)展分為三個發(fā)展階段,2019-2021 年初期,特斯拉等新能源汽車開始試水搭載 SiC 功率器件;2022-2023 年為拐點期,SiC 在新能源汽車領域的應用已經(jīng)達到了批量生產(chǎn)的臨界區(qū)域,并且充電基礎設施、5G 基站、工業(yè)和能源等應用逐步采用 SIC 器件;2024-2026 年為爆發(fā)期,SIC 加速滲透,在新能源汽車、充電基礎設施、5G 基站、工業(yè)和能源等得到廣泛應用。

當前,碳化硅MOSFET制備技術要求較高,碳化硅MOSFET采用溝槽結構可最大限度地發(fā)揮SiC的特性, 柵級氧化物形成技術挑戰(zhàn)較高。平面SiC MOSFET的缺陷密度較高,MOSFET溝道中電子散射降低溝道電子遷移率從而使得性能下降,即溝道電阻上升、功率損耗上升而溝道電流下降。由于SiC MOSFET的N+源區(qū)和 P井摻雜都是采用離子注入的方式,在1700℃溫度中進行退火激活,一個關鍵的工藝是 SiC MOSFET 柵氧化物的形成, 而碳化硅材料中同時有 Si 和 C 兩種原子存在,因此需要非常特殊的柵介質(zhì)生長方法。目前英飛凌、ST、羅姆等國際大廠 600-1700V 碳化硅SBD、MOSFET均已實現(xiàn)量產(chǎn),而國內(nèi)所有碳化硅 MOSFET 器件制造平臺仍在搭建中,部分公司的產(chǎn)線仍處于計劃階段,離正式量產(chǎn)還有很長一段距離。

?國內(nèi)外碳化硅主要廠商?

全球碳化硅襯底市場目前仍以國外企業(yè)為主,2020 年上半年科銳(WolfSpeed)、羅姆(ROHM)、II-VI、昭和電工、天科合達五家企業(yè)合計市場占比分別達到 91%,市場高度集中。其中,WolfSpeed 獨占 45%的市場份額,是全球的龍頭企業(yè),且國外企業(yè)合計占比超過 85%,占據(jù)市場主導地位。目前國內(nèi)暫未出現(xiàn)碳化硅的 IDM 企業(yè),且整體份額占比較小,但受益于政策利好等因素,國產(chǎn)替代進程仍在不斷加快。

國外主要廠商

01WolfSpeed?

科銳(WolfSpeed)成立于 1987 年,是一家開發(fā)制造半導體材料和設備的美國公司,也是全球碳化硅基半導體材料及器件龍頭。該公司主要基于碳化硅、氮化鎵和相關化合物生產(chǎn)半導體材料以及發(fā)光二極管、照明、電源盒射頻等半導體產(chǎn)品。WolfSpeed 最初擁有四大業(yè)務部門:WolfSpeed、LED、照明業(yè)務和電源及射頻業(yè)務。由于 LED 和照明業(yè)務部門利潤下降,而專注于制造碳化硅材料的 WolfSpeed 的增長速度超越其他業(yè)務,因此公司先后出售了其他三大業(yè)務部門,現(xiàn)已完全轉型為以 SiC 和 GaN 為主的半導體企業(yè)。WolfSpeed 部門目前主要生產(chǎn) SiC 和 GaN 襯底及外延,并且將半導體材料廣發(fā)應用于電源、射頻、功率器件等領域的生產(chǎn)。2020年上半年 WolfSpeed 在碳化硅襯底市場的占有率為 45%,在碳化硅器件市場占有率為 26%,均位居首位。

公司的重大發(fā)展歷程如下:

  • 2016 年 7 月,英飛凌表示同意以 8.5 億美元現(xiàn)金收購科銳的 WolfSpeed 業(yè)務部門(射頻和電力電子設備)。然而,在兩家公司無法解決監(jiān)管機構的國家安全問題后,該交易于 2017 年 2 月被取消。

  • 2018 年 3 月,科銳宣布以 3.45 億歐收購英飛凌射頻功率業(yè)務(反收購)。

  • 2019 年 3 月,科銳宣布將旗下 LED 照明部門(WolfSpeed Lighting)以 3.1 億美元出售給美國 Ideal Industries 公司。科銳出售的業(yè)務包括用于商業(yè)的 LED 照明燈具和企業(yè)照明解決方案。

  • 2019 年 5 月,科銳宣布將投資 10 億美元用于擴大 SiC 碳化硅產(chǎn)能。

  • 2020 年 10 月,科銳宣布以高達 3 億美元的價格將其 LED 業(yè)務出售給 SMART Global Holdings,并將于 2021 年 10 月正式更名為 WolfSpeed。本次交易進一步明確了公司的戰(zhàn)略定位,WolfSpeed 將引領從硅到碳化硅的產(chǎn)業(yè)轉型。

02羅姆(ROHM)?

羅姆是全球著名半導體廠商,以制造和銷售半導體、集成電路和電子元件為主,產(chǎn)品包括 IC、二極管、LED、SiC 功率器件等。羅姆公司以高功率、模擬、標準產(chǎn)品這三個產(chǎn)品系列為中心,加速技術開發(fā)。公司擁有三大產(chǎn)品部門:(1)IC:該部門主要負責集成電路的生產(chǎn)和銷售,主要產(chǎn)品包括 DRAM、驅(qū)動器 IC、通用IC、傳感器 IC 等;(2)分立半導體器件:該部門進行以 Si 和 SiC 為材料的半導體器件制造,包括 MOSFET、晶體管、二極管、LED、碳化硅功率元器件等;(3)模塊:該部門主要負責無線通信模塊和打印頭的生產(chǎn),主要包括 Wi-Fi 模塊、LAPIS、傳真打印頭;此外,公司還具備無源設備、芯片組的生產(chǎn)能力以及晶圓、MEMS和先進封裝的代工服務。2020 年上半年 ROHM 在 SiC 襯底市場的占有率為 20%,在 SiC 器件市場的占比為21%,均位居全球第二位,其子公司 SiCrystal 專注于 SiC 襯底的生產(chǎn)。

03II-VI?

II-VI 成立于 1971 年,是一家全球領先的開發(fā)、制造和銷售工程材料和光電元件設備以及材料的垂直整合類公司,為通信、工業(yè)、航天、半導體設備、消費電子和智能汽車的多元化應用提供創(chuàng)新產(chǎn)品。II-VI 擁有兩個業(yè)務部門:1)化合物半導體:該部門主要提供 SiC 襯底、外延和器件以及砷化物外延晶片,同時包括用于高功率二氧化碳激光器的光電組件和材料,應用領域包括航空、國防、醫(yī)療、半導體等;2)光子解決方案:該部門主要提供用于光通信網(wǎng)絡、消費電子、生命科學等領域的晶體材料和光學器件,還為激光終端用戶、系統(tǒng)集成商和政府提供微芯片激光器和光電模塊。目前,II-VI 在半導體領域的成果主要包括 SiC 的襯底和外延技術開發(fā),2020 年上半年公司在 SiC 襯底市場的占有率為 13%。

研發(fā)水平逐步增加,SiC 技術處于領先。2021 年公司的研發(fā)支出為 3.30 億美元,同比下降 2.64%,占營收比例為 10.63%。同樣的,收到收購業(yè)務的影響,公司的研發(fā)支出在 2020 財年大幅上升,這些費用用于投資新資產(chǎn)和業(yè)務流程,包括 5G、3D 傳感、磷化銦、激光雷達和其他新興市場。目前,II-VI 所擁有的碳化硅襯底具備高質(zhì)量和低位錯密度,且晶圓尺寸已達 200mm 并處于世界領先地位,該襯底目前已用于電動汽車和 5G等電力電子以及射頻電子領域。同時,II-VI 可在 150mm 的晶圓上生產(chǎn)一流均勻性的 SiC 外延,包括 250 微米及以上的厚層生長和低濃度摻雜層,是世界最先進的 SiC 外延技術之一。公司所獨創(chuàng)的 3DSiC 技術可以充分利用 SiC 材料,以最小損耗實現(xiàn)極高的功率處理,可將電流密度提高 30%并縮小相應的芯片尺寸,這對 SiC為原料的芯片制程壓縮具有重要意義。

04ST Microelectronics?

意法半導體(ST Microelectronics)成立于 1987 年,是一家位于瑞士負責設計、開發(fā)、制造和銷售半導體產(chǎn)品的跨國企業(yè)。該公司由法國的“Thomson Semiconducteurs”和意大利的“SGS Microelettronica”兩家公司合并而成,是歐洲目前收入最高的半導體芯片制造商。ST 目前擁有三項主營業(yè)務:1)汽車和分立器件業(yè)務(ADG):該部門負責專用于汽車的 IC,以及面向汽車、工業(yè)、通信等終端市場的分立器件和功率晶體管的制造和銷售;2)模擬、MEMS 和傳感器業(yè)務(AMS):該部門主要提供用于模擬、智能電源、低功率射頻、MEMS傳感器和執(zhí)行器以及光學傳感領域的解決方案和產(chǎn)品;3)微控制器和數(shù)字 IC 業(yè)務(MDG):該部門致力于設計、生產(chǎn)和銷售微控制器(通用和安全)、存儲器(RF 和 EEPROM)和 RF 通信等相關產(chǎn)品。目前,公司的主要客戶包括蘋果、三星、華為、特斯拉等智能手機和電動汽車龍頭企業(yè),且 2020 年蘋果貢獻了公司 23.9%的收入,是公司的第一大客戶。2019 年 12 月,ST 完成了對 SiC 晶圓制造商 Norstel 的收購,標志著公司正式覆蓋 SiC襯底和外延業(yè)務。截止 2020 年上半年,意法半導體在碳化硅器件市場的占有率約為 8%左右。

國內(nèi)主要廠商

01天科合達—導電型襯底為主?

北京天科合達半導體股份有限公司設立于 2006 年 9 月 12 日。公司是國內(nèi)領先的第三代半導體材料——碳化硅晶片生產(chǎn)商。公司主要從事碳化硅領域相關產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,主要產(chǎn)品包括碳化硅晶片、其他碳化硅產(chǎn)品和碳化硅單晶生長爐,其中碳化硅晶片是公司核心產(chǎn)品。公司建立了國內(nèi)第一條碳化硅晶片中試生產(chǎn)線,是國內(nèi)最早實現(xiàn)碳化硅晶片產(chǎn)業(yè)化的企業(yè),在國內(nèi)率先成功研制出 6 英寸碳化硅晶片,相繼實現(xiàn) 2 英寸至 6 英寸碳化硅晶片產(chǎn)品的規(guī)?;?。公司掌握了覆蓋碳化硅晶片生產(chǎn)的“設備研制—原料合成—晶體生長—晶體切割—晶片加工—清洗檢測”全流程關鍵技術和工藝,在設備環(huán)節(jié)可以提供碳化硅單晶生長爐,在晶片環(huán)節(jié)可以提供 2-6 英寸導電型和半絕緣型碳化硅晶片,在其他碳化硅產(chǎn)品環(huán)節(jié)可以提供碳化硅籽晶、晶體等。天科合達已成為是國內(nèi)領先的第三代半導體材料——碳化硅晶片生產(chǎn)商。根據(jù)國際知名行業(yè)咨詢機構 Yole 的統(tǒng)計,2021年導電型碳化硅襯底市場占有率國內(nèi)第一,國際第四(并列)。

02山東天岳—半絕緣型襯底為主?

山東天岳先進科技股份有限公司成立于 2010 年,主營業(yè)務是寬禁帶半導體(第三代半導體)碳化硅襯底材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,產(chǎn)品可應用于微波電子、電力電子等領域。目前,公司主要產(chǎn)品包括半絕緣型和導電型碳化硅襯底。經(jīng)過十余年的技術發(fā)展,公司已掌握涵蓋了設備設計、熱場設計、粉料合成、晶體生長、襯底加工等環(huán)節(jié)的核心技術,自主研發(fā)了不同尺寸半絕緣型及導電型碳化硅襯底制備技術。公司作為我國碳化硅襯底領域的領軍企業(yè),在國家亟需的時候, 擔當起國家核心戰(zhàn)略物資的保障供應重任,批量供應了半絕緣型碳化硅襯底材料,成功實現(xiàn)該產(chǎn)品的自主可控。根據(jù)國際知名行業(yè)咨詢機構 Yole 的統(tǒng)計,2019 年及 2020 年公司已躋身半絕緣型碳化硅襯底市場的世界前三。

03三安光電—IDM SIC 全產(chǎn)業(yè)鏈?

三安光電成立于 2000 年,主要從事化合物半導體所涉及的部分核心原材料、外延片生長和器件制造,材料包括氮化鎵、碳化硅、磷化銦、藍寶石等第三代半導體。公司具有國內(nèi)產(chǎn)銷規(guī)模首位的化合物半導體生產(chǎn)規(guī)模,屬于技術、資本密集型的產(chǎn)業(yè),是化合物半導體集成電路產(chǎn)業(yè)鏈布局最為完善、領先 IDM 企業(yè)。公司目前的主要業(yè)務包括四個板塊:1)光電:以 GaAs、GaN、藍寶石為基礎,進行 LED 和光伏電池器件生產(chǎn),產(chǎn)品用于照明、光伏、醫(yī)療等領域;2)微波射頻:主要以 GaN、GaAS 和 InP 為主,生產(chǎn)制造功率放大器、濾波器、射頻開關器等,可用于移動通信基站、藍牙模組等;3)電力電子:通過 SiC、GaN 等第三代半導體,進行各類二極管和晶體管的研發(fā),主要用于新能源汽車、光伏、智能電網(wǎng)、快充電源等下游領域;4)光通訊:借助 GaAS、InP 等原材料,制造二極管、激光器件,通常適用于通信基站、云計算、3D 感應等市場。公司致力于將化合物半導體集成電路業(yè)務發(fā)展至全球行業(yè)領先水平,努力打造具有國際競爭力的半導體廠商。目前,公司已與主要供應商和采購客戶建立起了長年穩(wěn)定的合作關系,形成較為穩(wěn)定的原材料供應渠道。三安光電在長沙投產(chǎn)建成的兩條 SiC 生產(chǎn)線,已經(jīng)全面整合了襯底、外延、晶圓生產(chǎn)、封測的垂直環(huán)節(jié),預計 2022 年下半年到 2023 年可以實現(xiàn)整車產(chǎn)品達產(chǎn),客戶包括國內(nèi)外的各芯片應用企業(yè)。

04鳳凰光學—中國電科促進資源整合?

鳳凰光學股份有限公司成立于 1997 年,是一家擁有五十余年歷史的綜合光學元件及產(chǎn)品的生產(chǎn)商,近年來成為集研發(fā)、設計、制造一體化的精密加工、光學組件國內(nèi)重要供應商,主要產(chǎn)品包括光學組件,精密加工,光學儀器等。其光學組件產(chǎn)品主要用于安防視頻監(jiān)控、車載等;精密加工產(chǎn)品主要用于照相機、投影機、車載等產(chǎn)品的金屬結構件精密加工和光學鏡片精加工;光學儀器產(chǎn)品主要用于普教、工業(yè)、研究院所等領域的光學顯微鏡。2019 年收購??悼萍贾悄芸刂破鳂I(yè)務前,公司主營業(yè)務為光學元件加工和鋰電芯加工。收購完成后,公司主營業(yè)務變更為光學產(chǎn)品、智能控制器產(chǎn)品和鋰電芯產(chǎn)品的研發(fā)、制造和銷售。

晶圓代工廠商

01X-Fab?

X-FAB Silicon Foundries SE 是世界領先的模擬/混合信號半導體技術專業(yè)代工廠集團之一。為汽車,工業(yè),消費,醫(yī)療,消費和移動通信以及其他應用制造硅片、模數(shù)集成電路、傳感器和微機電系統(tǒng)。業(yè)務遍及全球,提供全面的技術和設計 IP。憑借在模擬/混合信號 IC 生產(chǎn)、微機電系統(tǒng)(MEMS)和碳化硅(SiC)方面的專業(yè)知識,為客戶提供強大的設計支持技術。核心市場汽車、醫(yī)療和工業(yè)的特點是高增長和長生命周期。

X-FAB 成立于 1992 年,是 Elex NV 的全資子公司。從德國國家托管組織 Treuhandanstalt 收購后,開始在德國埃爾福特運營其第一家半導體工廠。1999 年,X-FAB 收購了美國德克薩斯州盧伯克的前德克薩斯儀器廠和埃爾福特工廠;2002 年從 Zarlink 收購了英國普利茅斯的一家工廠;2007 年,從 ZMD AG 收購了位于德累斯頓的 ZFOUNDRY FAB;2011 年,X-FAB 通過投資 MEMS 鑄造廠 Itzehoe(隨后于 2015 年完全收購);2016 年10 月 1 日起,X-FAB 完成了對 Altis 的收購。自 2016 年以來,X-FAB 擁有 6 家工廠,分別位于德國(3 家),法國,馬來西亞和美國。

X-FAB 作為一家純粹的代工廠,為避免與客戶競爭而沒有自己的 IC 產(chǎn)品。專注于復雜技術、設計支持和制造解決方案,提供制造和強大的設計支持服務,設計模擬/混合信號集成電路(IC)和其他半導體器件,用于客戶的產(chǎn)品。模塊化的制造方法在半導體技術、設計和工藝中提供了多種增強選項,包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)、絕緣體上硅(SOI)、碳化硅(SiC)和微機電系統(tǒng)(MEMS)。提供的工藝技術在 150mm 晶圓上的特征尺寸為 1.0μm、0.8μm 和 0.6μm,在 200mm 晶圓上的特征尺寸為 0.6μm、350nm、250nm、180nm 和130nm。X-FAB 的目標是到 2025 年實現(xiàn) 9-10%的市場份額,通過不斷增長的產(chǎn)量保持穩(wěn)定的市場份額,并為80-90%的無晶圓廠碳化硅廠商提供服務。

02漢磊?

漢磊先進投資控股股份有限公司(Episil)是一家臺灣控股公司,主體主要從事一般投資業(yè)務,通過其子公司進行功率半導體、模擬集成電路、外延片和晶圓代工系統(tǒng)的開發(fā)、設計、制造和銷售,主要產(chǎn)品包括硅外延、模擬組件和集成電路等。目前,公司主要有三大業(yè)務板塊:1)硅晶圓:主要從事傳統(tǒng)硅、碳化硅、氮化鎵等先進半導體材料的晶圓和外延片代工,以及相關領域的產(chǎn)品生產(chǎn);2)原件及集成電路代工:主要負責半導體功率器件、集成電路等應用領域的產(chǎn)品銷售及代工服務;3)其他:主要包括半導體組件等雜項產(chǎn)品生產(chǎn)及銷售。漢磊是典型的 Foundry 半導體企業(yè),可以提供包括 SiC 和 GaN 在內(nèi)的一系列寬禁帶半導體代工服務。目前,漢磊能夠進行高良率規(guī)?;奶蓟杵骷a(chǎn),是中國唯一且具備世界領先水平的純晶圓代工廠。目前,漢磊已經(jīng)擁有硅和寬禁帶半導體代工、碳化硅和氮化鎵三座晶圓廠,為 600V-1200V 肖特基勢壘二極管和 MOSFET 提供 4 英寸 SiC 代工服務。

03積塔?

上海積塔半導體有限公司是一家半導體芯片研發(fā)商,成立于 2017 年,公司兩大股東為華大半導體有限公司和上海集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司,分別持股 55%和 45%,上海先進半導體制造有限公司為上海積塔全資子公司。上海先進于 1988 年由中荷合資成立為上海飛利浦半導體公司,于 2006 年于香港聯(lián)交所主板上市并在 2018 年退市,2019 年被上海積塔半導體有限公司吸收合并,此后上海積塔的主營業(yè)務便由上海先進構成。上海先進是一家大規(guī)模集成電路芯片制造公司,有 5 英寸、6 英寸、8 英寸晶圓生產(chǎn)線,專注于模擬電路、功率器件的制造,8 英寸等值晶圓年產(chǎn)能 66.4 萬片,被上海市科委認定為“高新技術企業(yè)”。同時,公司通過了 ISO9001、VDA6.3(Grade A)、IATF 16949、14001、ISO/IEC 27001 等質(zhì)量、環(huán)境及信息安全管理體系認證,是國內(nèi)最早從事汽車電子芯片、IGBT 芯片制造的企業(yè)。此外,2018 年 8 月,積塔半導體特色工藝生產(chǎn)線在上海臨港開工,總投資 359 億元。2018 年 10 月,積塔半導體與上海先進半導體制造股份有限公司 (以下簡稱“先進半導體”) 簽訂合并協(xié)議,合并后積塔半導體將分為臨港和虹漕兩個廠區(qū)。虹漕廠區(qū)擁有 5 英寸、6 英寸、8 英寸生產(chǎn)線;臨港廠區(qū)擁有 8 英寸、12 英寸、6 英寸 SiC 生產(chǎn)線,產(chǎn)品主要應用于工控、汽車、電力、能源等領域。

碳化硅市場海外以 IDM 為主要運作模式,國內(nèi)襯底廠商為天科合達、天岳先進、山西爍科;外延片方面:瀚天天成、東莞天域、中電科等均已完成了 3-6 英寸碳化硅外延的研發(fā)和生產(chǎn);器件方面:斯達半導體、士蘭微推出 SiC MOSFET 功率器件和模塊;晶圓代工方面,X-Fab 為最大代工廠,并為 80-90%的無晶圓廠碳化硅廠商提供服務;漢磊和積塔大幅增加資本開支用以擴展 SiC 產(chǎn)能;IDM 方面:三安光電具備全產(chǎn)業(yè)整合生產(chǎn)能力(襯底/外延/器件/封測)。



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