英特爾憑借其最新的異構集成原型(SHIP)技術,獲得了美國國防部的第二階段東單。 SHIP計劃使美國政府能夠利用英特爾在亞利桑那州和俄勒岡州的最先進的半導體封裝技術,并利用英特爾每年花費數(shù)百億美元的研發(fā)和制造投資所帶來的積累。 SHIP是由國防部副部長辦公室負責研究和推進的工程,并由“受信任和有保證的微電子”計劃資助。該計劃的第二階段將開發(fā)多芯片封裝的原型,并加快接口標準,協(xié)議和異構系統(tǒng)安全性的發(fā)展。 SHIP原型將把專用的政府芯片與Intel的高級商用芯片產(chǎn)品集成在一起,包括現(xiàn)場可編程門陣列,專用集成電路和CPU。這種技術組合為美國政府的行業(yè)合作伙伴提供了新的途徑,可以在利用英特爾在美國的制造能力的同時開發(fā)適用于現(xiàn)代化政府的關鍵任務系統(tǒng)。 為了確保美國國防工業(yè)基地能夠繼續(xù)為國家安全提供最先進的電子產(chǎn)品,國防部(DoD)必須與美國領先的半導體公司合作,”國防研究與工程部副部長辦公室席的微電子學首席主管 Nicole Petta說?!皣啦课㈦娮勇肪€圖認識到與行業(yè)建立戰(zhàn)略伙伴關系的重要性。該路線圖還優(yōu)先考慮并認識到,隨著過程擴展速度的降低,異構組裝技術對于國防部和我們國家都是至關重要的投資。SHIP直接為推進國防部路線圖中概述的目標做出了貢獻,國防部期待與這項技術的全球領導者英特爾合作?!盢icole Petta補充。 所謂異構封裝,則允許將多個單獨制造的集成電路die(芯片)組裝到單個封裝上,從而在降低功耗,尺寸和重量的同時提高性能。SHIP使美國政府可以使用英特爾包括嵌入式多芯片互連橋 (EMIB),3D Foveros 和 Co-EMIB (將EMIB和Foveros結合使用)在內(nèi)的的先進異構封裝技術。 除此之外,Intel還與桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)建立了合作伙伴關系,以測試神經(jīng)形態(tài)計算的放大潛力。 英特爾于2017年推出的名為Loihi的神經(jīng)形態(tài)芯片旨在直接模仿人腦的行為,它已經(jīng)學會了聞,觸摸甚至幫助使用輪椅的兒童。英特爾目前處于神經(jīng)形態(tài)研究的第五代產(chǎn)品。今年早些時候,英特爾將Loihi擴展到一個名為Pohoiki Springs的系統(tǒng)中,該龐然大物包含768個Loihi芯片,每個芯片有128個內(nèi)核,約有131,000個內(nèi)核模擬計算的“神經(jīng)元”(全系統(tǒng)總計約1億個數(shù)字神經(jīng)元)。Pohoiki Springs是一個“試驗氣球”,即使是很大的氣球,最初只是通過云提供給Intel Neuromorphic研究社區(qū)(INRC)的成員使用。 但是,英特爾最新的大規(guī)模神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)部署將完全是另一回事。通過與桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)達成的三年協(xié)議,英特爾將提供基于Loihi的系統(tǒng),為合作的后期階段奠定基礎。從我們對英特爾即將面世的神經(jīng)形態(tài)體系結構和英特爾最大的神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)的交付進行大規(guī)模研究的了解。雖然他們的第一個系統(tǒng)將達到大約5000萬個計算神經(jīng)元(大概包含384個Loihi芯片),但后一個系統(tǒng)“在計算能力上可能會超過十億個神經(jīng)元”,約相當于7600多個Loihi芯片?!? 英特爾在過去幾年中迅速擴大了神經(jīng)形態(tài)計算的規(guī)模,這標志著人們對這項新技術的信心–鑒于早期的結果表明該技術在Pohoiki Springs上的能源效率比美國最先進的CPU高出四個數(shù)量級,因此英特爾相信這種信心已經(jīng)得到了充分的肯定。桑迪亞(Sandia)的目標是確定最適合應用神經(jīng)形態(tài)計算的領域,以幫助解決美國一些最緊迫的問題,例如能源和國家安全。 “通過使用神經(jīng)形態(tài)計算架構的高速,高效和自適應功能,桑迪亞國家實驗室將探索對我們國家安全越來越重要的高需求且不斷發(fā)展的工作負載的加速,”英特爾神經(jīng)形態(tài)計算實驗室 的主任Mike Davies說。“我們期待進行富有成效的合作,從而開發(fā)出下一代神經(jīng)形態(tài)工具,算法和系統(tǒng),這些神經(jīng)形態(tài)工具,算法和系統(tǒng)可以擴展到十億個神經(jīng)元水平甚至更高?!? 為了使英特爾的神經(jīng)形態(tài)計算步入正軌,桑迪亞將評估各種尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡工作負載的擴展范圍,從物理建模到大規(guī)模深層網(wǎng)絡,這些工作負載可很好地表明芯片適用于粒子相互作用仿真。 桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)是為國家核安全局(NNSA)服務的三個國家實驗室之一,作為國家核武器儲備的管理者,該實驗室對粒子和流體模擬特別感興趣,并且剛剛宣布了HPE的另一臺大型超級計算機(由即將推出的Sapphire Rapids Xeons提供動力)。 Sandia國家實驗室長期以來一直處于大規(guī)模計算的領先地位,它使用該國一些最先進的高性能計算機來提高國家安全性。隨著對實時,動態(tài)數(shù)據(jù)處理的需求變得越來越迫切,我們正在探索全新的計算范式,例如神經(jīng)形態(tài)架構。 桑迪亞技術人員主要成員Craig Vineyard:“我們的工作幫助桑迪亞國家實驗室保持了在計算領域的領先地位,而英特爾神經(jīng)形態(tài)研究小組的這項新努力將把這一遺產(chǎn)延續(xù)到未來?!?
蘋果在WWDC大會上正式宣布:Mac電腦將將從x86處理器換到自研的處理器。ARM陣營正式成為桌面電腦的選擇之一,辦公、游戲全都OK。發(fā)布會上庫克宣布在年底會推出第一款搭載自研 ARM 芯片的 Mac,但仍舊會推出搭載 Intel CPU 的 Mac 新品。 蘋果計劃在兩年內(nèi)完成 App 生態(tài)的轉(zhuǎn)換,但肯定不會在 2 年后就放棄 Intel CPU Mac 的軟件支持,這個變化一定是漸進的,平緩的。 首普遍認為以下三點是棄用Intel CPU的主要原因: 14nm、10nm節(jié)點接連延期,直接影響水果的產(chǎn)品迭代 ; 層出不窮的安全性漏洞,讓包括水果在內(nèi)的業(yè)界疲于應付 ; TSMC 5nm已可以打造滿足水果要求的ARM-based CPU。 2005年6月,Steve Jobs在WWDC上正式宣布,Mac系列即將采用Intel Core系列CPU,并結束與Motorola、IBM的合作。他談到了他對PowerPC的失望,那時他認為PowerPC性能是不足的,開發(fā)路線是模糊的,功耗也是巨大的,所以更換了更有潛力的Intel。 但是從蘋果宣布采用Intel的處理器的Mac之后,macOS就開始被不少PC使用者垂涎,從而出現(xiàn)了一大批未購買蘋果機而使用蘋果操作系統(tǒng)的機器,這種就被稱為黑蘋果(Hackintosh)。而黑蘋果的初期探路者多是程序員、開發(fā)者、電腦黑客等,對蘋果造成一定損失。 對芯片來說性能及功耗是永恒的話題,而蘋果自研芯片的Mac電腦定位有所不同,與傳統(tǒng)的CPU廠商不同,蘋果在自研芯片上積累了很多技術,推出的自研芯片實際上整合了大量子單元,除了CPU、GPU之外還有NPU、音頻、視頻等等,更重要是將自家的軟件整合在一起。 首先有利掌握硬件發(fā)布的節(jié)奏,第二估計是希望自己的生態(tài)進一步閉環(huán)。促進自家對Mac生態(tài)的掌控能力。畢竟蘋果對Mac的把控沒有iOS那么強,Macbook可以裝win,其他電腦借助intel芯片黑蘋果。軟件分發(fā)主要途徑并不是app store,削弱了蘋果從硬件上持續(xù)盈利的能力。 Mac年出貨只有1700萬臺。而且未來銷量完全是不可預計的。比如今年一季度直接暴跌20%,掉到宏碁后面成為第5。換用ARM芯片對銷量影響是正是負,完全取決于生態(tài)遷移速度,以及未來intel和 AMD的芯片性能增長速度。硬件成本是否降低完全是銷量決定的。 其實Mac生態(tài)全部遷移到Arm架構的意義并不僅僅在于Mac本身。 Mac遷移到ARM架構也有助于推動Mac和iPad Pro的生態(tài)融合,很可能未來有一天,iPad能夠支持轉(zhuǎn)譯過后的Mac應用,那么這個時候的iPad Pro也會成為毫無疑問的生產(chǎn)力工具。 蘋果有了之前自身從Power PC向英特爾x86過度的經(jīng)驗,這次從微軟X86轉(zhuǎn)移到ARM的好處顯而易見。 ARM芯片未來究竟是只存在于Mac的生態(tài)圈中,還是普遍應用于超極本上,和X86架構實現(xiàn)共存,亦或擊敗X86取而代之,目前無人能知。
1956年,IBM發(fā)明了第一塊硬盤,其容量僅5M,重量卻高達1噸。上世紀五十年代德州儀器(TI)發(fā)明了半導體。隨后,第一個晶體管、第一個集成電路、第一個微處理器都來自美國。 美國作為半導體的發(fā)明國,至今為止,其在半導體產(chǎn)業(yè)中,依然有超過一半的話語權。 至今半導體已經(jīng)發(fā)生了兩次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,但依然不能從根本上影響美國。正在發(fā)生的第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,美國正努力地捍衛(wèi)自己的主導地位。 上世紀70年代日本獲得美國半導體的轉(zhuǎn)讓技術,開始進軍半導體領域。半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)生了第一次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。70年代,日本日立、三菱、東芝、富士通、日本電器聯(lián)合成立半導體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,奠定了日本半導體產(chǎn)業(yè)的基礎。 當時日本半導體最高峰時,占美國80%的市場。日本當時能迅速發(fā)展,原因在于,一方面得到了美國的轉(zhuǎn)讓技術,一方面美國只把技術用于美軍事領域。是日本把半導體帶入百姓家,典型當屬日本的收音機。 日本曾一度想收購美國的半導體領袖公司——仙瞳半導體。這引起了美國的注意,在80年開始對日本下絆腳石。最終美日鑒定了“廣場協(xié)議”,日元被迫升值。并一邊對其征收100%的進口關稅,一邊要求日本開放市場。且保證美國企業(yè)的市場份額不低于20%。 由于美國的干預,韓國、新加坡以及中國臺灣填補了市場空缺,得以迅速發(fā)展。第二次半導體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)生在80年代。臺積電于1987年成立,如今成為了技術含量最高的代工廠。 第三次半導體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)生在90年代末,半導體的封裝測試環(huán)節(jié),開始向中國大陸轉(zhuǎn)移(當時主要是外資建廠)。 隨著國家2014年“大基金”一期1387億的半導體產(chǎn)業(yè),以初見成效。中芯國際、上海微電子、紫光集團等企業(yè)已經(jīng)成為中國半導體的砥柱中流。 2019年國家“大基金”二期2000億,繼續(xù)為半導體輸液。值得注意的是,國家把集成電路納入“十四五”計劃,將投資1.4萬億美元用于研發(fā)芯片和支持無線網(wǎng)絡、人工智能等高科技技術領域的全面發(fā)展。 ASML正把握第三次半導體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的機會,加快布局中國市場。今年9月ASML全球副總裁沈波表示,ASML作為全球半導體行業(yè)的合作伙伴,將加快在中國市場的布局。 對于,這次ASML公司的舉動,網(wǎng)友們卻有另外一番說法。 一、看到中科院要把光刻機納入科研清單加速國產(chǎn)化后,才作出的決定; 二、ASML是人為“擠牙膏”,高端不賣,低端看好時機出貨。 ASML的EUV光刻機,一枝獨秀。半導體產(chǎn)業(yè)第三次轉(zhuǎn)移正在中國發(fā)生,必須要國際合作與國產(chǎn)化同時兼顧。
華為麒麟芯片集處理器和基帶、射頻、AI于一身,統(tǒng)稱為Soc(系統(tǒng)級處理器)。三星、高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科等手機芯片也同樣類型。Soc簡稱處理器,是基于ARM架構構建出芯片。 從處理器的主體結構了解,就會明白其中的內(nèi)涵。 處理器主要包含:內(nèi)核、指令集架構、微架構。 內(nèi)核:內(nèi)核就是CPU最核心的部分,簡單理解就是管理和計算。比如資源分配、執(zhí)行命令、多核資源協(xié)調(diào)。 指令集架構:ARM的指令集就是RISC。簡單理解就是手機操作系統(tǒng)與CPU內(nèi)核進行溝通的橋梁。內(nèi)核完全不懂外界做什么,只能根據(jù)指令集執(zhí)行操作。 微架構:微架構簡單理解就是具體功能的實現(xiàn)形式。譬如處理器與基帶、內(nèi)存、存儲怎樣協(xié)同工作,包含內(nèi)部電路、晶體管等復雜的設計。并在某指令集內(nèi),構建出架構。也就是說同指令集可能有不同設計方案的微架構。 這個設計公司設計ARM芯片時,就有兩種方案。一是買處理器授權模式;二是買指令集授權模式。 第一種設計模式也不是拿來就可以用。要把每個模塊都協(xié)調(diào)好,發(fā)揮特定功能是一件了不起的事情。反過來講,ARM公司即使設計出了芯片架構,要其設計一顆基帶芯片,也是很難做到的。 簡單地講,開發(fā)出CAD軟件的公司,不一定能設計出飛機。 第二種設計模式,只購買指令集。自己設計微架構,也就是設計出一款符合指令集的處理器。 兩種方案,第一種相對簡單,第二種增加了微架構設計,難度較大。但是指令集的版本相同,微架構實現(xiàn)的功能相差也不大。性能上可能有些差異。 華為麒麟芯片選著的是第一種設計方案,后續(xù)發(fā)展應該會設計自主的微架構處理器。蘋果A系列芯片,有自己獨立的微架構處理器,高通兩種設計方案都兼顧。 至于麒麟芯片是否自研,要看核心比例。如果ARM的技術方案占比20%,那么就是自研。 另外,這些芯片的制造都是臺積電或三星代工。
在新世紀伊始,氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)已經(jīng)達到了足夠的成熟度,并獲得了足夠的吸引力,將其他潛在的替代品拋在腦后,引起全球工業(yè)制造商的足夠重視。 在接下來的幾年里,重點是研究與材料相關的缺陷,為新材料開發(fā)一個定制的設計、工藝和測試基礎設施,并建立一個某種程度上可重復的無源(二極管)器件和幾個有源器件(MOSFET、HEMT、MESFET、JFET或BJT),這些器件開始進入演示階段并能夠證明寬帶隙材料帶來的無可爭辯的優(yōu)勢。寬帶隙材料可以使半導體的工作頻率降低10倍,從而使電路的工作頻率降低10倍。 對于這兩種材料,仍有一些挑戰(zhàn)有待解決: GaN非常適合低功率和中等功率,主要是消費類應用,似乎允許高度的單片集成一個或多個功率開關并與驅(qū)動電路共同封裝。有可能在在最先進的8-12“混合信號晶圓制造廠制造功率轉(zhuǎn)換IC。 然而,由于鎵被認為是一種稀有、無毒的金屬,在硅生產(chǎn)設施中作為受主可能會產(chǎn)生副作用,因此對許多制造工藝步驟(如干法蝕刻、清洗或高溫工藝)的嚴格分離仍然是一項關鍵要求。 此外,GaN是以MO-CVD外延工藝在SiC等晶格不匹配的載流子上或更大的晶圓直徑(通常甚至在硅上)上沉積,這會引起薄膜應力和晶體缺陷,這主要導致器件不穩(wěn)定,偶爾會導致災難性的故障。 GaN功率器件是典型的橫向HEMT器件,它利用源極和漏極之間固有的二維電子氣通道進行導通供電。 另一方面,地殼中含有豐富的硅元素,其中30%是由硅組成的。工業(yè)規(guī)模的單晶碳化硅錠的生長是一種成熟的、可利用的資源。最近,先驅(qū)者已經(jīng)開始評估8英寸晶圓,有希望在未來五(5)年內(nèi),碳化硅制造將擴展到8英寸晶圓制造線。 SiC肖特基二極管和SiC MOSFET在市場上的廣泛應用為降低高質(zhì)量襯底、SiC外延和制造工藝的制造成本提供了所需的縮放效應。通過視覺和/或電應力測試消除晶體缺陷,這對較大尺寸芯片的產(chǎn)量有較大的影響。此外,還有一些挑戰(zhàn),歸因于低溝道遷移率,這使得SiC fet在100-600V范圍內(nèi)無法與硅FET競爭。 市場領導者已經(jīng)意識到垂直供應鏈對于制造GaN和SiC產(chǎn)品的重要性。需要有專業(yè)基礎的制造能力,包括晶體生長、晶圓和拋光、外延、器件制造和封裝專業(yè)知識,包括優(yōu)化的模塊和封裝,考慮到快速瞬態(tài)和熱性能或?qū)拵镀骷?WBG)的局限性,考慮最低的成本,最高的產(chǎn)量和可靠性。 隨著廣泛和有競爭力的產(chǎn)品組合和全球供應鏈的建立,新的焦點正在轉(zhuǎn)向產(chǎn)品定制,以實現(xiàn)改變游戲規(guī)則的應用程序。硅二極管、igbt和超結mosfet的替代品為WBG技術的市場做好了準備。 在根據(jù)選擇性拓撲結構調(diào)整電氣性能以繼續(xù)提高功率效率、擴大驅(qū)動范圍、減少重量、尺寸和組件數(shù)量,并在工業(yè)、汽車和消費領域?qū)崿F(xiàn)新穎、突破性的最終應用,還有很多潛力。 實現(xiàn)循環(huán)快速設計的一個關鍵因素是精確的spice模型,包括熱性能和校準封裝寄生體,可用于幾乎所有流行的模擬器平臺,以及快速采樣支持、應用說明、定制的SiC和GaN驅(qū)動IC以及全球支持基礎設施。 接下來的十(10)年將見證另一次歷史性的變革,基于GaN和SiC的功率半導體將推動電力電子封裝集成和應用的根本性發(fā)明。 在這一過程中,硅器件將幾乎從功率開關節(jié)點上消失。盡管如此,他們?nèi)詫⒗^續(xù)在高度集成的功率集成電路和低電壓環(huán)境中尋求生存。
預計到明年年底,臺積電正EUV光刻機的累計采購量將達到約55臺。在今年8月舉辦的全球技術論壇期間,臺積電曾透露,在目前全球在運行的極紫外光刻機中,臺積電擁有約一半,芯片產(chǎn)能預計占全球的60%。 而根據(jù)光刻機制造商ASML年報,從2012年開始交付EUV光刻機開始,公司已經(jīng)累計向客戶交付了超過76臺這種光刻機。據(jù)此推算,臺積電目前擁有的EUV光刻機數(shù)量在35~38臺左右。 ASML是目前全球唯一能制造EUV光刻機的廠商,對于制造7nm以下制程的芯片至關重要。臺積電所需要的光刻機,也就全部來自于該公司。 消息人士透露,臺積電現(xiàn)正加大光刻工藝的研發(fā)力度,預計到2021年年底,EUV光刻機的累計采購量將達到約55臺。因此ASML到20221年累計交付的EUV光刻機數(shù)量可能會達到近百臺。 相較之下,有消息稱三星電子截至2021年采購EUV的數(shù)量累計不到25臺。三星電子是臺積電在全球范圍內(nèi)最大競爭對手,目前正加速在5nm芯片量產(chǎn)上追趕臺積電的腳步,3nm芯片工藝也預定于2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。 外界人為臺積電大量采購EUV光刻機,主要目的在于快速增加的滿足客戶訂單。 外媒的報道顯示,臺積電3nm工藝準備了4波產(chǎn)能,其中首波產(chǎn)能中的大部分,將留給他們的大客戶蘋果。蘋果是臺積電的大客戶。從2016年iPhone 7系列所搭載的A10芯片開始,蘋果的A系列芯片就全部交由臺積電獨家代工。 今年6~8月期間還不斷有消息稱,受美國對華為“禁令”影響,聯(lián)發(fā)科芯片需求暴增,緊急找臺積電代工。預計2020Q1季度聯(lián)發(fā)科訂單量會達到1.2萬片晶圓。不過消息未得到有關方面證實。 高通也據(jù)傳向臺積電追加了訂單。 不過利好消息沒有為臺積電股價帶來太大漲幅,9月29日臺積電收漲1.13%報79.77美元。 而另一邊,中國最大、全球營收排名第五的芯片制造商中芯國際(SMIC)料將迎來生產(chǎn)經(jīng)營的困難時期。 9月27日,《金融時報》《華爾街日報》《紐約時報》以及路透社等多家外媒援引美國商務部9月25日的一封,稱美國政府已對中芯國際實施出口限制,中芯國際的某些設備供應商現(xiàn)在必須申請出口許可證。 這一消息被視為美國加大“制裁”中芯國際的信號。如果“制裁”落地,勢必對中芯國際的生產(chǎn)經(jīng)營造成極大沖擊。 根據(jù)美國商務部的進出口管理條例,使用美國技術和裝備生產(chǎn)的的產(chǎn)品將受到管控。中芯國際作為芯片制造商將很難以獲得生產(chǎn)所需的原材料和設備,同時,公司的芯片出口亦將需要獲得美商務部的許可。 中芯國際早在兩年前就已經(jīng)向荷蘭ASML公司購買了用于生產(chǎn)7nm芯片的光刻機,但由于美國的多次干預無法到貨。中芯國際在這批光刻機上,前后共花費了1.2億美元和2年時間。 “信函副本”的消息一出,隨即帶來了股市的震蕩。周一上午中芯國際H股以17.16元低開,較上一交易日暴跌7.6%,成交額7200萬元。但隨后股價逐漸震蕩拉升,跌幅以已收窄至4%;A股則以4%的跌幅低開,并在早盤末尾擴大至6%。 芯片行業(yè)乃至整個科技產(chǎn)業(yè)如今尤為敏感,市場擔心中芯國際將會成為下一個華為。 但其他中國大陸芯片制造商,也在努力突破光刻機瓶頸。
為了適應MEMS技術的發(fā)展,人們開發(fā)了許多新的MEMS封裝技術和工藝,如陽極鍵合,硅熔融鍵合、共晶鍵合等,已基本建立起自己的封裝體系。 現(xiàn)在人們通常將MEMS封裝分為四個層次:即裸片級封裝(Die Level)、器件級封裝(Device Level)、硅圓片級封裝(Wafer Lever Packaging)、單芯片封裝(Single Chip Packaging)和系統(tǒng)級封裝(System on Packaging)。 但隨著MEMS技術研究的深入和迅猛發(fā)展,以及MEMS器件本身所具有的多樣性和復雜性,使得MEMS封裝仍然面臨著許多新的問題需要解決,如在硅圓片切割時,如何對微結構進行保護,防止硅粉塵破壞芯片;在微結構的釋放過程中,如何防止運動部件與襯底發(fā)生粘連等;在器件封裝中應力的釋放,以及封裝及接口的標準化等問題,此外還有封裝性能的可靠性及可靠性評價問題等。 下面從MEMS封裝的層次以及封裝標準和封裝的可靠性方面來闡述MEMS封裝中所面臨的一些問題。 1、裸片級封裝(Die level) 裸片級封裝通常是指鈍化、隔離、鍵合和劃片等工藝,其目的是為裸片的后續(xù)加工和使用提供保護。從硅圓片上分離裸片的常用方法是采用高速旋轉(zhuǎn)的晶剛石刀片進行切割,在切割的同時,必須用高凈化水對硅圓片表面進行沖洗。這種為集成電路開發(fā)的裸片切割方法對保護裸片上的關鍵電路不受硅粉塵的污染是非常有效的。硅片表面的水膜對集成芯片有很好的保護作用。 然而,由于MEMS比IC有更復雜的結構,如有腔體、運動部件以及更復雜的三維結構等,用這種裸片切割方法分離這些MEMS芯片,卻因為水、硅粉塵的原因而很容易損壞或阻塞芯片的靈巧結構。為了防止MEMS芯片受損,必須在設計芯片階段就開始考慮對芯片結構的保護。 裸芯片腔體封裝是一種常用的方法。封裝時有一個硅片基板裸片和一個硅“蓋帽”裸片,先將MEMS芯片貼到基板裸片上,再將“蓋帽”裸片鍵合到基板裸片上,從而形成一個密封腔體來保護MEMS器件。 鈍化保護器件的方法也常用,這層保護層的厚度約為2-3μm。用有機保護層對芯片進行保護是很有效的,但存在的問題是有機物隨著時間容易老化,典型的涂層是硅膠,硅膠 容易變干和變硬,這在許多應用中限制了它的有效壽命。 此外,將裸片與環(huán)境隔離的方法還有粘接工藝和鍵合工藝。粘接工藝主要使用環(huán)氧樹脂、RTV、硅橡膠等粘接劑,環(huán)氧樹脂用作粘接具有使用更簡單,在固化時不要求升溫,對沖擊、振動能提供了很好的保護,具有價格優(yōu)勢等特點。 粘接方式的缺點是沒有抗拉強度,易老化,而且不能做到密封,這在要求有可靠的機械強度和密封性能或者要求器件不受過強運動沖擊的應用中是遠遠不能滿足實際要求的。解決這一問題的方法是用鍵合工藝對裸片進行封裝,鍵合工藝包括陽極鍵合、焊料焊接、硅熔融鍵合、玻璃粉鍵合及共晶鍵合等。 2、器件級封裝(Device level) 器件級封裝通常由MEMS器件、電源、信號調(diào)理和補償、以及與系統(tǒng)的機械和電的接口等幾部分組成。器件級封裝旨在提高和確保器件的性能、減小尺寸和降低價格。與電子器件相比,MEMS接口更復雜、涉及的面更廣。缺乏標準和標準化產(chǎn)品一直阻礙著MEMS的商業(yè)化。 器件封裝連接的方法很多,包括環(huán)氧樹脂或其它粘接方法、熱熔方法(如電阻焊、回流焊)、芯片的互連包括引線鍵合、載帶自動焊、倒裝芯片技術等。盡管對特定的工作環(huán)境沒有確切的定義,但要求在整個工作環(huán)境中,封裝結構在機械強度、抵抗水壓或空氣壓力的能力以及引線連接強度等方面必須是可靠的。 3、圓片級封裝(Wafer Level) 在應用MEMS技術制造傳感器過程中,人們一直努力想通過器件設計和制造工藝本身來減小MEMS封裝所面臨的挑戰(zhàn)。
封裝必須提供元器件與外部系統(tǒng)的接口。其根本目的在于以最小的尺寸和重量、最低的價格和盡可能簡單的結構服務于具有特定功能的一組元器件。 MEMS封裝的功能包括了微電子封裝的功能部分,即原有的電源分配、信號分配、散熱通道、機械支撐和環(huán)境保護等外,還應增加一些特殊的功能和要求。 1)機械支撐:MEMS器件是一種易損器件,因此需要機械支撐來保護器件在運輸、存儲和工作時,避免熱和機械沖擊、振動、高的加速度、灰塵和其它物理損壞。另外對于某些特殊功能的器件需要有定位用的機械支撐點,如加速度傳感器等。 2)環(huán)境隔離:環(huán)境隔離有兩種功能,一種是僅僅用作機械隔離,即封裝外殼僅僅起到保護MEMS器件不受到像跌落或者操作不當時受到機械損壞。另一種是氣密和非氣密保護,對可靠性要求十分嚴格的應用領域必須采用氣密性保護封裝,防止MEMS器件在環(huán)境中受到化學腐蝕和物理損壞。同時在制造和密封時要防止?jié)駳饪赡鼙灰M到封裝腔內(nèi)。對工作環(huán)境較好的應用領域可采用非氣密封裝。 3)提供與外界系統(tǒng)和媒質(zhì)的接口:由于封裝外殼是MEMS器件及系統(tǒng)與外界的主要接口,外殼必須能完成電源、電信號或射頻信號與外界的電連接,同時大部分的MEMS芯片還要求提供與外界媒質(zhì)的接口。 4)提供熱的傳輸通道:對帶有功率放大器、其它大信號電路和高集成度封裝的MEMS器件,在封裝設計時熱的釋放是一個應該認真對待的問題。封裝外殼必須提供熱量傳遞的通道。 由于MEMS的特殊性和復雜性,還由于MEMS種類繁多,封裝的功能還要增加如下幾點: 5)低應力。在MEMS器件中,用三維加工技術制造微米或納米尺度的零件或部件,如懸臂梁、微鏡、深槽、扇片等,精度高,但十分脆弱,因此MEMS封裝應產(chǎn)生對器件最小的應力。 6)高真空度。這是MEMS器件的要求,以使可動部件具有活動性,并運動自如。因為在“真空”中,就可以大大減小甚至消除摩擦,既能減小能源消耗,又能達到長期、可靠地工作目標。 7)高氣密性。一些MEMS器件,如陀螺儀,必須在穩(wěn)定地氣密性條件下方能可靠、長期地工作。嚴格地說,封裝都是不氣密的,所以只有用高氣密性的封裝來解決穩(wěn)定的氣密性問題。有的MEMS封裝氣密性要求達到1×10E-12Pa·m3/s。 8)高隔離度。MEMS的目標是把集成電路、微細加工元件和MEMS器件集成在一起形成微系統(tǒng),完成信息的獲取、傳輸、處理和執(zhí)行等功能。MEMS常需要有高的隔離度,對MEMS射頻開關更為重要。 9)特殊的封裝環(huán)境與引出。某些MEMS器件的工作環(huán)境是液體、氣體或透光的環(huán)境,MEMS封裝必須構成穩(wěn)定的環(huán)境,并能使液體、氣體穩(wěn)定流動,使光纖輸入具有低損耗、高精度對位的特性等。
MEMS封裝形式與技術主要源于IC封裝技術。 IC封裝技術的發(fā)展歷程和水平代表了整個封裝技術(包括MEMS封裝和光電子器件封裝)的發(fā)展歷程及水平。 目前在MEMS封裝中比較常用的封裝形式有無引線陶瓷芯片載體封裝(LCCC-Leadless Ceramic Chip Carrier)、金屬封裝、金屬陶瓷封裝等,在IC封裝中倍受青睞的球柵陣列封裝(BGA-Ball Grid Array)、倒裝芯片技術(FCT-Flip Chip Technology)、芯片尺寸封裝(CSP-Chip Size Package)和多芯片模塊封裝(MCM-Multi-Chip Module)已經(jīng)逐漸成為MEMS封裝中的主流。 BGA封裝的主要優(yōu)點是它采用了面陣列端子封裝、使它與QFP(四邊扁平封裝)相比,在相同端子情況下,增加了端子間距(1.00mm,1.27mm,1.50mm),大大改善了組裝性能,才使它得以發(fā)展和推廣應用。 21世紀BGA將成為電路組件的主流基礎結構。 從某種意義上講,F(xiàn)CT是一種芯片級互連技術(其它互連技術還有引線鍵合、載帶自動鍵合),但是它由于具有高性能、高I/O數(shù)和低成本的特點,特別是其作為“裸芯片”的優(yōu)勢,已經(jīng)廣泛應用于各種MEMS封裝中。 CSP的英文含義是封裝尺寸與裸芯片相同或封裝尺寸比裸芯片稍大。日本電子工業(yè)協(xié)會對CSP規(guī)定是芯片面積與封裝尺寸面積之比大于80%。 CSP與BGA結構基本一樣,只是錫球直徑和球中心距縮小了、更薄了,這樣在相同封裝尺寸時可有更多的I/O數(shù),使組裝密度進一步提高,可以說CSP是縮小了的BGA。 在MCM封裝中最常用的兩種方法是高密度互連(High Density Interconnect簡稱HDI)和微芯片模塊D型(Micro Chip Module D簡稱MCM-D)封裝技術。 高密度互連(HDI)MEMS封裝的特點是把芯片埋進襯底的空腔內(nèi),在芯片上部做出薄膜互連結構。 而微模塊系統(tǒng)MCM-D封裝是比較傳統(tǒng)的封裝形式,它的芯片位于襯底的頂部,芯片和襯底間的互連是通過引線鍵合實現(xiàn)。 HDI工藝對MEMS封裝來說有很大的優(yōu)越性。由于相對于引線鍵合來說使用了直接金屬化,芯片互連僅產(chǎn)生很低的寄生電容和電感,工作頻率可達1GHz以上。 HDI還可以擴展到三維封裝,并且焊點可以分布在芯片表面任何位置以及MCM具有可修復的特性。
在芯片工藝中,5nm、10nm、14nm可能有點早了,但是28nm芯片值得我們關注。目前中芯國際,華虹半導體都能生產(chǎn)28nm芯片,現(xiàn)在最關鍵的是設備和材料端技術能不能跟上。 下面就是設備和材料中的15個細分行業(yè)的龍頭公司: 第1個細分行業(yè):硅片設備:這是芯片最基本的材料,晶盛機電是龍頭,現(xiàn)在向切片、拋光、外延設備等拓展,還研發(fā)出了第三代碳化硅半導體設備。 第2個:熱處理設備:北方華創(chuàng)是龍頭,在半導體的硅刻蝕、薄膜沉積、清洗設備、第三代碳化硅半導體上優(yōu)勢明顯。 第3個:光刻設備:包括光刻機和涂膠顯影機,最先進的是上海微電子,明年就可以生產(chǎn)第一臺中國的28nm國產(chǎn)光刻機,激動人心呀。另外就是茂萊光學,快上市了,在光學上做的很牛逼。在涂膠顯影機領域,芯源微是行業(yè)龍頭,已經(jīng)銷售 800余臺機器,不要小看這800臺呀。 第4個:刻蝕設備,這個當然是中微公司了,講的很多,就不說了。 第5個:離子注入設備,就是將離子放到硅襯下面,也就是離子注入機,萬業(yè)企業(yè)是龍頭,它下面的凱世通,是頂級的投資公司投資的。 第6個:薄膜沉積設備:這個是北方華創(chuàng),已經(jīng)做到14nm的技術了。 第7個:拋光設備,就是把硅片的表面弄光滑,叫拋光機,這個龍頭是華海清科,快上市了。 第8個:清洗設備:就是把芯片洗干凈,盛美半導體是該領域的龍頭,占80%市場份額,已經(jīng)在美國納斯達克指數(shù)上市了,很快也在國內(nèi)上市。剩下的20%則由北方華創(chuàng)、芯源微和至純科技三家瓜分。 第9個:檢測設備:就是測試合格不?有探針卡測試、探針臺測試和測試機,反正很多名堂,我真搞不清,龍頭是賽騰股份,其實它是收購了日本的一個測試公司就成了老大。 第10個是硅片:這是最基本的材料,像泥土一樣重要,說白了,就是沙子。龍頭是滬硅產(chǎn)業(yè),現(xiàn)在給中芯國際、臺積電供應硅片,2022年12英寸大硅片產(chǎn)能能到60萬片。其次是中環(huán)股份,體量較小。 第11個是:電子特種氣體:就像血液和糧食一樣,需要在芯片內(nèi)循環(huán),這就是特征氣體。龍頭老大是華特氣體、南大光電。 第12個:光刻膠,光刻膠其實幾臺就夠了,就是曝光技術,有人說比原子彈的技術還難,可以打破摩爾定律,反正我真不懂這個玩意。龍頭是三家公司,北京科華、上海新陽、晶瑞股份,現(xiàn)在還不知道哪個是老大。 第13個:拋光材料,不是拋光設備。有拋光液、拋光墊,是配合拋光設備使用的,龍頭是安集科技,已經(jīng)干到7nm米技術了,連臺積電都需要它的技術。 第14個:高純濕電子化學品:這個名字真難記,其實就是芯片試劑,想想試驗室的試劑,龍頭是上海新陽,晶瑞股份。 第15個:靶材,好像是醫(yī)藥的名字,主要是在制造和封裝中使用的,龍頭企業(yè)是江豐電子,臺積電已經(jīng)用到它的7nm技術,5nm米技術也快要用到了。
據(jù)臺媒透露,有別于3nm與5nm采用鰭式場效晶體管(FinFET)架構,臺積電2nm改采全新的多橋通道場效晶體管(MBCFET)架構,研發(fā)進度超前。根據(jù)臺積電近年來整個先進制程的布局,業(yè)界估計,臺積電2nm將在2023下半年推出,有助于其未來持續(xù)拿下蘋果、輝達等大廠先進制程大單,狠甩三星。 幾十年來,半導體行業(yè)進步的背后存在著一條金科玉律,即摩爾定律。摩爾定律表明:每隔 18~24 個月,集成電路上可容納的元器件數(shù)目便會增加一倍,芯片的性能也會隨之翻一番。 然而,在摩爾定律放緩甚至失效的今天,全球幾大半導體公司依舊在拼命廝殺,希望率先拿下制造工藝布局的制高點。 臺積電5nm已經(jīng)量產(chǎn),3nm預計2022年量產(chǎn),2nm研發(fā)現(xiàn)已經(jīng)取得重大突破! 由這個事情,想必大家肯定會聯(lián)系到現(xiàn)在的華為,事實證明必須擁有自己的核心技藝才行,才不會處處被卡,才能不斷發(fā)展進步創(chuàng)造更好價值。 俗話說的好,要想跑得快,先要把路走穩(wěn),也就是說,基礎要打好,一棟高樓大廈,地基如果不扎實,恐怕5級風都會被吹塌。作為電路板、半導體最基礎的蝕刻行業(yè)更是如此。 這里先簡單給大家介紹一下何為蝕刻: 刻蝕(Etching),它是半導體制造工藝,微電子IC制造工藝以及微納制造工藝中的一種相當重要的步驟。是與光刻相聯(lián)系的圖形化(pattern)處理的一種主要工藝。 蝕刻是將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。蝕刻技術可以分為濕蝕刻(wet etching)和干蝕刻(dry etching)兩類。 最早可用來制造銅版、鋅版等印刷凹凸版,也廣泛地被使用于減輕重量(Weight Reduction)儀器鑲板,銘牌及傳統(tǒng)加工法難以加工之薄形工件等的加工;經(jīng)過不斷改良和工藝設備發(fā)展,亦可以用于航空、機械、化學工業(yè)中電子薄片零件精密蝕刻產(chǎn)品的加工,特別在半導體制程上,蝕刻更是不可或缺的技術。 從工藝流程上,分為兩種: 1、干法刻蝕:利用等離子體將不要的材料去除(亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法)。 2、濕法刻蝕:利用腐蝕性液體將不要的材料去除。 相較而言濕法刻蝕在相關產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中應用比較普遍,在我們的日常生活中也隨處可見例如:金屬版畫、指示標牌、電梯轎廂內(nèi)的裝飾板等等,濕法刻蝕在加工過程中主要采用兩種方法: 一、曝光法:工程根據(jù)圖形開出備料尺寸-材料準備-材料清洗-烘干→貼膜或涂布→烘干→曝光 → 顯影 →烘干-蝕刻→脫膜→OK 二、網(wǎng)印法:開料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→絲網(wǎng)印→蝕刻→脫膜→OK 以上兩種工藝的流程在上產(chǎn)過程中都存在著工藝復雜,耗時費力的問題,而在其加工過程中所造成的環(huán)境污染問題更是嚴重制約著行業(yè)的發(fā)展,在強調(diào)節(jié)能減排的今天,如何能夠做到既環(huán)保又可以提高生產(chǎn)效率成為了每一個蝕刻業(yè)者追求的目標。 蝕刻優(yōu)版加工工藝的研發(fā)成功正是應市場所需,目的就是為了解決以上所提到的問題。 從此工藝上由繁變簡,通過打印的方式,將抗蝕刻油墨直接打印在板材上,即打即熱固,打印完成,立即蝕刻。這項技術為數(shù)碼化生產(chǎn)提供了更多優(yōu)化的方案。 蝕刻優(yōu)版加工工藝對比上述工藝只需三步即可完成蝕刻前工作: 圖文定稿、蝕刻掩膜打印、打印完成,立即蝕刻。蝕刻優(yōu)版的廣泛應用,必將促進國內(nèi)蝕刻業(yè)的快速發(fā)展。
IGBT應用非常廣泛,滲透到工作生活的方方面面,小到家電、大到飛機、艦船、交通、電網(wǎng)、風電光伏等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),被形象地稱為電力電子行業(yè)里的“CPU“。IGBT,學名稱為“絕緣柵雙極型晶體管” (Insulated Gate Bipolar Transistor),是一種驅(qū)動功率小、飽和壓降低的功率半導體,既然是半導體,與我們熟知的芯片一樣,目前,我國在該領域仍存在“卡脖子”的現(xiàn)象。 正如某風電行業(yè)人士所言,過去兩年來,新能源行業(yè)呈現(xiàn)一個井噴式、爆發(fā)式的增長,但整個產(chǎn)業(yè)鏈供應能力不足,例如葉片、滾動軸承、IGBT等,存在一定程度上的“短板”。 可喜的是,國內(nèi)廠商已經(jīng)在國產(chǎn)替代之路上邁開了步伐。 9月28日,港股上市的賽晶科技(580.HK)首發(fā)了自主研發(fā)的國產(chǎn)IGBT芯片及模塊產(chǎn)品,引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關注與熱議。 一、國產(chǎn)替代已是大勢所趨 上述人士表示,全球范圍來看,許多行業(yè)都會應用到變流器,例如新能源產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)等等,而IGBT芯片/模組則是變流器的核心器件。大概在十五年前,無論是變流器的廠商,還是IGBT芯片/模組均以進口為主。盡管后來變流器開始國產(chǎn)化,但核心器件IGBT仍是以進口為主,以德國、日本居多。 IGBT國產(chǎn)替代已是各相關產(chǎn)業(yè)的大勢所趨,從全國各產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,對IGBT需求迫切。相關數(shù)據(jù)顯示,雖然目前市場規(guī)模只有200多億,但隨著清潔能源、新能源汽車等的發(fā)展,未來市場規(guī)模將呈爆發(fā)式增長。 市場前景的廣闊,也讓國內(nèi)眾多廠商嗅到了商機。但在該領域,目前的市場份額基本被英飛凌、三菱、富士等國外巨頭壟斷。我們所處的現(xiàn)實是,中國功率半導體市場占世界市場的50%以上,卻有超過90%的高檔IGBT芯片依賴進口。 二、在此背景下,國產(chǎn)替代迫在眉睫。 由于IGBT并非一個暴利行業(yè),屬于“投資風險大、回報率相對較小的產(chǎn)業(yè)”,所以國產(chǎn)替代并非企業(yè)的單打獨斗所能完成的,需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同以及政策支持。 “IGBT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在接受政策扶持的同時,也需要產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的‘包容’。IGBT產(chǎn)品在國產(chǎn)化進展中一定會存在問題,只有產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)通力協(xié)作,才能幫助IGBT企業(yè)能夠快速迭代產(chǎn)品,改進設計,用幾年時間來提高成品率與良品率。”上述人士指出,在我國IGBT領域,做學術理論的人才居多,實踐性的人才偏少,IGBT發(fā)展離不開產(chǎn)學研合作。目前國內(nèi)市場上,IGBT主要是引用國際當下或過去幾年的技術,如果我們要發(fā)展自身產(chǎn)業(yè),就自然不能一直在引進別人的技術,我們需要科研院所在基礎技術上進行突破,來支撐整個IGBT產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。 賽晶電力電子董事會主席項頡也表達了類似觀點:“首先,做IGBT需要很強的科研能力,包括科研人員的經(jīng)驗,這不是一時半刻就能有的,需要一群人經(jīng)年累月的埋頭研究。全世界的IGBT技術精英就那么數(shù)得著的幾十個,集中前幾的幾家企業(yè)。換一句話說,IGBT不是有錢就能砸出來的!第二是我國IGBT產(chǎn)業(yè)起步晚,各方面的積累不夠。國際上很多企業(yè)很早就開始做這個了,國內(nèi)市場現(xiàn)在增速很快,但想要后來居上,需要一定時間?!? 三、國內(nèi)企業(yè)紛紛布局 隨著新能源產(chǎn)業(yè)、電動汽車產(chǎn)業(yè)等多個產(chǎn)業(yè)鏈下游應用的快速發(fā)展,催生國產(chǎn)IGBT制造氛圍,但留給國內(nèi)廠商的時間已經(jīng)不多。以國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)為例,中國已經(jīng)走在世界的前列,可以稱作中國的一張“靚麗名片”,但是在核心的電流轉(zhuǎn)換器逆變器方面,仍與國際大廠存在差距,主要體現(xiàn)在功率半導體、集成電路等器件上仍是以進口為主,以德企、日企、美企等為代表。 特變電工西安電氣科技有限公司總工程師周洪偉稱,與國外企業(yè)相比,我國的IGBT產(chǎn)業(yè)還是具有一定差距的。政府對于IGBT國產(chǎn)化應用有很大力度的支持,可以看到國內(nèi)許多廠商正在研發(fā)IGBT,而且有許多產(chǎn)業(yè)鏈終端用戶也在支持國產(chǎn)IGBT產(chǎn)品。無論是政府、企業(yè)還是下游用戶,都在推動IGBT國產(chǎn)替代進程。 與光伏行業(yè)類似,風電行業(yè)也存在市場規(guī)模大,核心器件“卡脖子”的現(xiàn)象。 天津瑞能電氣技術部經(jīng)理陳海彬亦稱,目前困擾風電產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的難點還是集中在核心器件,例如芯片,功率半導體、高性能材料等等,其中IGBT是重中之重,需求迫切。 遠景能源變流器電氣總監(jiān)溫進表示,目前,光伏風電兩個產(chǎn)業(yè)所運用的核心器件仍依賴國際廠商,例如德企與日企,存在市場壟斷。因為壟斷的特征,所以國內(nèi)企業(yè)在核心器件的實際運用過程中,遇到的難題或產(chǎn)生的特殊需求并不能及時從國際企業(yè)那邊得到解決與滿足,由此,促進IGBT國產(chǎn)化,有助于這些現(xiàn)象迎刃而解。 比如在定制化方面,國際廠商所運用的技術是通用技術,是標準化的,并不專門針對某個行業(yè),所以提供不了最優(yōu)方案。但國內(nèi)廠商隨著在IGBT的深耕,形成長期積累與自己的市場判斷,可以根據(jù)應用企業(yè)特定的使用場景做優(yōu)化調(diào)整,或定制研發(fā),以適應多元需求。譬如,一些風電項目有的時候會面臨緊急交付的情況,若過度依賴外部企業(yè),就容易出現(xiàn)“項目卡頓”的情況發(fā)生,我們自主研發(fā)或聯(lián)合研發(fā)的IGBT產(chǎn)品就可以減少這一現(xiàn)象發(fā)生的可能。 “我們天津瑞能也會做一些IGBT的布局。從我們企業(yè)來講,中車半導體、斯達半導體、賽晶半導體是平等的,因為我們會基于產(chǎn)品性能來擇優(yōu)儲備?!标惡1蛘f,“對于賽晶科技年底發(fā)布的IGBT新品,它是建立在ABB半導體技術上的,我是很看好的。我認為,賽晶科技是一個很好的合作伙伴,而且我很希望賽晶科技可以將ABB在高壓、直流輸電方面的技術與經(jīng)驗延用、繼承下來?!?
比亞迪自進入汽車行業(yè)以來,就定下了發(fā)展新能源汽車的戰(zhàn)略。作為電動汽車的核心,芯片是一定要解決的問題。 比亞迪從2002年進入半導體領域,經(jīng)過近20年努力,除了已經(jīng)為人所熟知的IGBT、SiC功率器件之外,比亞迪半導體還在MCU(微控制單元)、AC-DC、保護IC等智能控制IC,嵌入式指紋識別芯片、CMOS圖像傳感器、電流電壓傳感器等智能傳感器,以及光電半導體等領域取得顯著成果。 比亞迪深耕半導體技術,打破國外企業(yè)壟斷,實現(xiàn)了從工業(yè)消費級半導體產(chǎn)品技術,到車規(guī)級高效率、高智能、高集成半導體技術的跨越式發(fā)展,解決了汽車電動化、智能化進程中的關鍵技術問題。 IGBT4.0發(fā)布會活動現(xiàn)場 一、不斷攻克智能化關鍵技術,32位車規(guī)級MCU率先國產(chǎn)化 MCU即微控制單元,是將CPU、存儲器都集成在同一塊芯片上,形成芯片級計算機,可為不同應用場景實施不同控制。隨著汽車不斷從電動化向智能化深度發(fā)展,MCU在汽車電子中的應用場景也不斷豐富。作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運算和處理的核心,MCU是實現(xiàn)汽車智能化的關鍵。在汽車應用中,從雨刷、車窗到座椅,從安全系統(tǒng)到車載娛樂系統(tǒng),再到車身控制和引擎控制,幾乎都離不開MCU芯片,汽車電子的每一項創(chuàng)新都要通過MCU的運算控制功能來實現(xiàn)。 據(jù)iSuppli報告顯示,一輛汽車中所使用的半導體器件數(shù)量中,MCU芯片約占30%。在汽車向智能化演進過程中,對MCU的需求增長得越來越快。IC Insights預測,未來MCU出貨量將持續(xù)上升,車規(guī)級MCU市場將在2020年接近460億元,2025年將達700億元,單位出貨量將以11.1%復合增長率增長。MCU是行業(yè)戰(zhàn)略高地,對汽車智能化發(fā)展有著決定性的作用。 比亞迪半導體從2007年就進入MCU領域,從工業(yè)級MCU開始,堅持性能與可靠性雙重路線,現(xiàn)擁有工業(yè)級通用MCU芯片、工業(yè)級三合一MCU芯片、車規(guī)級觸控MCU芯片、車規(guī)級通用MCU芯片以及電池管理MCU芯片,累計出貨突破20億顆。 結合多年工業(yè)級MCU的技術和制造實力,比亞迪半導體實現(xiàn)了從工業(yè)級MCU到車規(guī)級MCU的高難度跨級別業(yè)務延伸,在2018年成功推出第一代8位車規(guī)級MCU芯片,2019年推出第一代32位車規(guī)級MCU芯片,批量裝載在比亞迪全系列車型上,已累計裝車超500萬顆,標志著中國在車規(guī)級MCU市場上實現(xiàn)了重大的突破。未來,比亞迪半導體還將推出應用范圍更廣、技術持續(xù)領先的車規(guī)級多核高性能MCU芯片。 比亞迪MCU芯片 二、功率半導體以IGBT和SiC為核心,逐步實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈整合 2005年,比亞迪組建團隊,開始研發(fā)IGBT(絕緣柵雙極晶體管);2009年推出國內(nèi)首款自主研發(fā)IGBT芯片,打破國外企業(yè)的技術壟斷;2018年推出的IGBT 4.0芯片,成為國內(nèi)中高端IGBT功率芯片新標桿。目前,以IGBT為主的車規(guī)級功率器件累計裝車超過100萬輛,單車行駛里程超過100萬公里。 比亞迪半導體IGBT4.0晶圓 與此同時,比亞迪半導體對SiC的研發(fā)也從未停止。和IGBT相比,SiC生產(chǎn)的芯片尺寸更小、功率器件效率更高,耐溫性也更高。作為新能源汽車下一代功率半導體器件核心,SiC MOSFET可使得電機驅(qū)動控制器體積減小60%以上,整車性能在現(xiàn)有基礎上再提升10%。 今年7月上市的比亞迪旗艦車型"漢",是國內(nèi)首款批量搭載SiC 功率模塊的車型。匹配這一電控系統(tǒng)的后電機,峰值扭矩350N m,峰值功率為200kW,SiC電控的綜合效率高達97%以上,使整車的動力性、經(jīng)濟性表現(xiàn)非常出眾。 三、光電半導體和智能傳感器持續(xù)發(fā)展,多個細分市場占主導地位 除了MCU、IGBT和SiC,比亞迪還致力于光電半導體產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn),不斷拓展自主研發(fā)LED光源在汽車上的應用,現(xiàn)已實現(xiàn)可見光及不可見光產(chǎn)品全面覆蓋。目前,比亞迪半導體的車規(guī)級LED光源累計裝車超100萬輛,在汽車前裝市場上位居中國第一。 與此同時,比亞迪半導體在嵌入式指紋芯片、掃描傳感器、CMOS圖像傳感器、電流電壓傳感器等智能傳感器領域也發(fā)展迅速。 作為嵌入式指紋市場主流供應商,各類SENSOR方案月出貨量超100萬套,在中國智能門鎖市場占有率第一。在嵌入式指紋市場,比亞迪半導體開創(chuàng)了多項全球第一,比如:第一家小面積算法嵌入式化;第一家推出大小面積融合算法,識別率超過99%,遠超行業(yè)標準(95%);第一家推出完整嵌入式指紋解決方案,推出三合一鎖控MCU,高度集成,大大縮短方案開發(fā)周期和開發(fā)成本。 比亞迪半導體高集成、三合一鎖控MCU 在掃描傳感器方面,比亞迪半導體打破了線性掃描傳感器芯片由日本公司壟斷的局面,掃描傳感器芯片出貨量位居中國第一,全球第二。 在圖像傳感器方面,比亞迪半導體由手機消費電子入手,逐步向車規(guī)級拓展,成功開發(fā)出了國內(nèi)第一顆車規(guī)級BSI 1080P、960P圖像傳感器,正在繼續(xù)探索和豐富圖像傳感器芯片在汽車領域的應用場景。 近年來,我國大力支持半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,在家電、工業(yè)等領域已逐漸實現(xiàn)進口替代,在車規(guī)級半導體領域雖有突破,但仍處于弱勢地位。 作為中國率先掌握車規(guī)級核心半導體器件的企業(yè),比亞迪半導體正持續(xù)為客戶提供領先的車規(guī)級半導體整體解決方案,致力于成為高效、智能、集成的新型半導體供應商。
9月26日,中芯被美國實施出口管制一事,繼美國將華為加入禁令清單后,再次引起了業(yè)內(nèi)的高度關注。加之月初,美國懷疑中芯國際有“涉軍”嫌疑,威脅要加以制裁,之后中芯國際的聲明與事態(tài)進展,中芯更是被推到風口浪尖。 一、“出口管制”和“實體清單”的區(qū)別。 雖然中芯和美國商務部都沒有發(fā)表明確聲明,但據(jù)芯謀研究掌握的信息,中芯被列入了美國“出口管制”關注的名單,并沒有被列入“實體清單”!更確切地說,9月26日網(wǎng)上流傳的那封信是美國商務部工業(yè)和安全局發(fā)給SIA(美國半導體行業(yè)協(xié)會),然后再由SIA發(fā)給相關公司,目前美國相關公司也收到了此信。 因為是周末,很多細則還沒有出來,相關企業(yè)也正在了解詳細情況。即便中芯最終被確認實施“出口管制”,這與被列入“實體清單”仍有區(qū)別。若被列入“出口管制”,中芯的美國供應商在給中芯供貨時需依照美國出口管制條例的EAR 744.21(b)申請?zhí)厥庠S可證。 如果涉軍嫌疑被確認,中芯作為軍事用戶,軍控清單里的物項就需要特別許可證。雖然手續(xù)麻煩了許多,但遠不及被列入“實體清單”那么嚴重——“實體清單”提出的申請會被“推定拒絕”,而對軍事用戶或軍事用途的審批過程雖會被拖延,但仍有被批準的可能——只不過在當前敏感的政治形勢下,獲得批準將會困難重重。 二、對中芯有哪些影響? 中芯一旦被實施出口管制,在當前敏感的政治形勢下,后續(xù)獲得批準的過程無疑崎嶇坎坷。這將直接導致中芯購買來自美國和部分國際公司的設備材料以及備品備件時遇到阻礙,甚至有斷貨的可能;中芯與美國客戶、部分國際客戶的合作將會受到嚴重影響;同時中芯與美國和部分國際合作方的合作將會遇到阻礙。影響是全面的,嚴重的! 但美國的制裁會讓中芯陷入絕境,甚至會停擺嗎?答案顯然是否定的。若美國對中芯進行制裁,會讓中芯的業(yè)務大受影響,但不會讓中芯停擺。首先是中芯是一家已經(jīng)運營了20年,擁有成建制幾十萬片月產(chǎn)能的成套設備、成熟工藝、多種技術和多元化的供應商; 其次是華為事件后,中芯的憂患意識更加強烈,早已強化底線思維,對包括設備、備件、原材料、國際客戶等上下游產(chǎn)業(yè)鏈都做了兩手準備。比如原材料上儲備充分;比如北美客戶營收占比大幅降低,國內(nèi)客戶營收比例提升;現(xiàn)在中芯已在國內(nèi)科創(chuàng)板上市,目前擁有超過千億人民幣的現(xiàn)金,為過冬和持久戰(zhàn)作好了全面的后勤保障。 三、怎樣看中芯的聲明? 自媒體時代,紛紜眾聲。中芯聲明一發(fā),有說中芯“跪了”,有說中芯“軟弱”,甚至有說中芯是技術買辦。還有的公眾號里面號稱企業(yè)要捆綁愛國情懷,發(fā)出以上實體清單為榮的這種辭令,甚至說“生的光榮、死的偉大”這種詞句。這其中不乏一些“圖一時口舌之快、逞一時嘴炮之能”的鍵盤俠。看到網(wǎng)上一些不解現(xiàn)狀、不懂行業(yè)、不知差距的“看熱鬧不嫌事大”的言論,不禁胸中氣苦、憤從中來。 作為產(chǎn)業(yè)人,必須要有深刻、清醒、理智、全面的定力。我不想舉韓信的故事,更想把《趙氏孤兒》中公孫杵臼與程嬰這段話與大家分享:公孫杵臼曰:“立孤與死孰難?”程嬰曰:“死易,立孤難耳?!惫珜O杵臼曰:“趙氏先君遇子厚,子強為其難者,吾為其易者,請先死。”......杵臼謬曰:“小人哉程嬰!昔下宮之難不能死,與我謀匿趙氏孤兒,今又賣我??v不能立,而忍賣之乎!”抱兒呼曰:“天乎天乎!趙氏孤兒何罪?請活之,獨殺杵臼可也?!敝T將不許,遂殺杵臼與孤兒。 公孫杵臼,視死如歸,為忠義不惜性命,為目的敢拋頭顱。這種精神千百年來激勵著我們,也讓我們深受感動。但幾千年前的先人尚且知道“死易活難”。死了一了百了,落個“忠義慷慨”的千秋美名,而活著卻要忍辱負重,還要背負自責壓力、養(yǎng)教之苦,程嬰甚至背負著賣友求榮的一世罵名!這在重視名聲、追求青史留名的古代更為不易。 公孫杵臼的慷慨赴死是為了活,死是手段,活是目的,他的“先死”讓我們感動的不能僅僅是忠義與犧牲,更應有大局與智慧;程嬰的委曲求活、忍辱負重才讓公孫杵臼的死有意義。飛蛾撲火精神可嘉,但灰燼過去,沒有一點光華留下。而忍辱負重者,方能扛起責任和歷史!活著,才有希望!幾千年前如此,當下亦如此! 回到半導體,中國幾千家芯片設計公司,多數(shù)在中芯生產(chǎn),在全球產(chǎn)能都極其緊張的當下,如果中芯“慷慨赴死”,那中國幾千家公司很難拿到產(chǎn)能,這樣中國的設計產(chǎn)業(yè)會遭到致命打擊;更進一步,國產(chǎn)設備材料的發(fā)展,更不可能指望國際公司進行初始驗證。 某種意義上中芯既擔負著為國內(nèi)設計公司提供產(chǎn)能的重任,又擔負著支持國產(chǎn)設備材料驗證的使命,這不僅是中芯的實力決定,更是半導體產(chǎn)業(yè)中制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)律使然。 網(wǎng)絡自媒體里面不負責任的輕巧話兒好說,鍵盤俠、打嘴炮容易,但這對中國半導體發(fā)展有意義嗎?中芯固然可以選擇玉石俱焚,但為了中國產(chǎn)業(yè)的大局,幾百家設備材料公司、幾千家設計公司更需要中芯堅強地活著! 四、怎樣看中國半導體的現(xiàn)狀? 1、半導體,我的國目前還不厲害 過去互聯(lián)網(wǎng)上過多的“厲害了我的國” 的言論,過多的“填補空白,實現(xiàn)趕超”的喜訊,讓不少人甚至某些領導產(chǎn)生了我們半導體飛速發(fā)展、大干快成的錯覺。華為事件、科創(chuàng)板等又讓中國的半導體成為媒體關注的重點。網(wǎng)上很多關于芯片的文章為對中國半導體產(chǎn)業(yè)不了解的人所寫,里面有不少妄自尊大的言辭,自我吹捧的宣揚。 實際上作為后進者,中國的半導體產(chǎn)業(yè)是落后很多、差距很大的,在這個領域,我的國目前并不厲害。 2、半導體產(chǎn)業(yè)美國從政治和技術上都有很強的主控、領先、主導權 本來集成電路就是美國發(fā)明主導的,美國對半導體的主導權始于過去,始終掌控在手中,領導權依然穩(wěn)固如初。因為游戲規(guī)則都是他們定的,原創(chuàng)技術是他們發(fā)明的,以至于很多非美國的知名企業(yè)也受制于美國。在沖突中,我們看到了不少非美公司的猶豫和為難,這不僅僅是地緣政治上受限于美國,更是因為技術上也受制于美國。 很無奈,但是這就是現(xiàn)實。 3、即使是已經(jīng)獨立自主的產(chǎn)業(yè),當尋根朔源時依然擺脫不了依賴 有些專家把自己說的很強,給了人民群眾認為中國半導體在不少關鍵方向已經(jīng)獨立自主的錯覺,但可惜真相并非如此。中興華為事件后,之前被譽為取得重大突破、填補空白的設計產(chǎn)業(yè)卻并不能解決芯片問題;海思事件后,國內(nèi)的制造業(yè)也依然無法為海思生產(chǎn),并不能解決制造問題;同樣如果中國制造被制裁后,國內(nèi)的設備材料公司能解決問題嗎?和平立項時的慷慨激昂和戰(zhàn)爭立功時的無可奈何,就是這么矛盾卻和諧地出現(xiàn)在中國半導體產(chǎn)業(yè)每一個環(huán)節(jié)中。 比如我們現(xiàn)在寄予厚望的設備產(chǎn)業(yè),其實中國設備產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值在全球設備市場的占比不到2%!同時國內(nèi)不少設備企業(yè)的關鍵部件也是國際供應商甚至不少美國技術,而不少設備材料企業(yè)的核心團隊往往是美國國籍。如果真的中芯有難,他們同樣會遇到中芯今天的難題。 中芯之事,對中國半導體產(chǎn)業(yè)有著巨大的影響!但遺憾的是目前并未引起更高的重視,反而網(wǎng)絡上一片指責謾罵的聲音。在自媒體時代,輿論的多元化是正常的。但不譴是非,以與世俗處。我們希望專家學者、領導政要、產(chǎn)業(yè)各界能充分意識到上面三點,能理解中國半導體產(chǎn)業(yè)、理解中芯面臨的艱苦處境,不為各種浮躁的聲音所干擾! 我們更呼吁,要給予中芯足夠的耐心和支持,給予安靜的發(fā)展環(huán)境。指責謾罵于事無補,言論攻訐無濟于事,我們應該要多些換位理解,多些切身體會。更要理解低頭需要勇氣,忍辱負重更難!只有度過黑暗,才能見到光明,只有好好地活下去,才能為中國產(chǎn)業(yè)做出更大的貢獻。 五、中國芯,如何做? 自力更生、做全產(chǎn)業(yè)鏈可能是一種方案,但這需要建立在更有耐心、更長時間、更加專業(yè)等眾多成功要素基礎上,這不是解決當下問題的最優(yōu)選擇。 或許華為這樣以一己之力對抗美國制裁的做法,讓我們感受到了中國技術的實力和昂揚的士氣。但華為畢竟是獨一無二的,我們需要華為這種提升斗志、正面作戰(zhàn)的企業(yè),但同時我們也需要更多迂回斡旋、砥礪前行的非華為企業(yè)。 或許政府業(yè)界對中芯寄予了很高的期望,或許人民群眾期待中芯和華為一樣“正面硬抗”美國。但中芯更加依賴全球性的供應和技術,而且即使強大如華為,在全球一體化大背景下,在當下美國掌握半導體主導權的背景下,也在與美國積極溝通,希望長期合作。這不是軟弱,更不無能,而是務實之舉,也是“留得青山在、不愁沒柴燒”的中國智慧。 彎道和曲折雖然讓我們多走了幾步路, 但它會讓我們走得更遠。沒有任何大江大河能直線前往,因為只有曲折迂回才能通往大海!同樣通往星辰大海的芯路也會曲折反復,甚至折回!但唯如此,才能不畏山阻道長,才能行則將至。 要解決眼前的芯片難題,我們要么跳出芯片看芯片,在國家這個更大的范疇中和更高的全局中考慮芯片的定位;要么務實分析我們的產(chǎn)業(yè)長短板。現(xiàn)階段我們芯片產(chǎn)業(yè)最強的兩段,一個是資本、一個是市場,要充分利用好這兩個長板。金融上擴大開放、產(chǎn)業(yè)上結合市場擴大縱深。 如果能在金融和市場開放上做更大文章,與眾多國際優(yōu)秀企業(yè)探討在新的形勢下,通過資本開放、金融開放、市場開放,以開放促合作,以合作求發(fā)展,共同尋找新時期的合作模式。 在這非常之時機,半導體產(chǎn)業(yè)作為非常之產(chǎn)業(yè),要有進入準戰(zhàn)時狀態(tài)的思維,而作為產(chǎn)業(yè)中流砥柱的代工業(yè)更應該居安思危,以變應變。芯謀研究很早就提出了產(chǎn)業(yè)三線的觀點:大力扶持現(xiàn)有量產(chǎn)企業(yè)積極擴產(chǎn),新增相關主體,戰(zhàn)術上為中國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更多產(chǎn)能支撐,戰(zhàn)略上為持續(xù)增強中國半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)安全提供保障。 對中芯來說,積極溝通,爭取以時間換空間;而國內(nèi)適度增加新的主體,布局產(chǎn)業(yè)三線,則是以空間換時間。 在這敏感的時代、敏感的產(chǎn)業(yè),一個分析師往往很難判斷產(chǎn)業(yè)的全局走向,同樣一個企業(yè)也很難在政治過度干預的當下,做出令各方滿意的決策。中芯不易,中國芯更難! 河流,無形無態(tài),能奔流、能緩行、能彎曲、能沖擊,但初心不改,目標始終是大海。我們希望中國資本的熱情,可以轉(zhuǎn)化為推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的動力,我們也希望整個產(chǎn)業(yè)同仁可以風雨同舟,攜手并進,砥礪前行,共同筑起產(chǎn)業(yè)大廈的牢固根基。
科技領先意味著國家發(fā)展的主導權,而芯片國產(chǎn)化就是我國把半導體行業(yè)十分重要的關鍵點。近日,中科院宣布:將光刻機等半導體制造環(huán)節(jié)當中的重要設備和材料,列入重點研究范圍。由此可見,如今我國對于芯片科技領域的重視,可以說是進一步地提升了。 而提到中國芯片領域的巨頭,中芯國際無疑是大眾認知度較廣的一家企業(yè)。在這個特殊的時期之內(nèi),其也肩負了中國芯崛起的重擔。 據(jù)悉,如今中芯國際正在不斷加大在半導體制造設備上的投資,以期能夠擴大自身的產(chǎn)能,推動芯片國產(chǎn)化的進程。 在中芯國際持續(xù)發(fā)力的情況之下,作為世界范圍內(nèi)的半導體設備出口大國,日本因此也是得到了很多的利益。根據(jù)9月28日的最新報道顯示,在今年的8月份當中,該國的半導體設備對華出口額,出現(xiàn)了大幅飆升的局面。 眾所周知,由于衛(wèi)生事件的影響和沖擊,在今年伊始的一段時間內(nèi),我國有著許多產(chǎn)業(yè)都陷入了停工的狀態(tài)當中,芯片也不例外。然而隨著復工復產(chǎn)的推進,中國芯的發(fā)展也是迸發(fā)出了嶄新的活力,且以中芯國際為代表的一眾中國芯片制造商,也是加大了自身的研發(fā)力度。 在這種情況下,在今年的第二季度當中,中國時隔3個月,再次成為了日本半導體設備的最大出口市場。 此外,在8月份當中,雙方在半導體設備的貿(mào)易方面,更是出現(xiàn)了進一步的增長。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示,8月日本對華銷售的半導體制造設備的銷售額,出現(xiàn)了同比17.3%的暴漲,銷售額達到了1884億日元(折合人民幣約122億元)。 毫無疑問,在此局面的背后,中芯國際等一眾推動芯片國產(chǎn)化的中企,對此起到了主要的拉動作用。 目前來看,我國在NAND型閃存,以及半導體代工領域的設備投資,均是維持在一個較高的水平之上。值得一提的是,在此之前,日本半導體設備在中國市場內(nèi)的最大買家,卻并不是這些中國芯片國企,而是三星等在華的外企。 而如今這個情況發(fā)生了改變,更是進一步地顯示出了我國現(xiàn)階段對于芯片國產(chǎn)化的重視以及決心。在我國境內(nèi),目前半導體廠商的數(shù)量也是處于增長當中,這對相關投資也是存在著拉動作用。 看到這一局面,美方卻是著急了。要知道在此之前,美方的半導體設備制造公司,在中國市場內(nèi)可是占據(jù)了大量的份額的。然而由于其自身的相關限制,卻是使得雙方的合作不得不中止。而日本的半導體設備制造商,卻是趁著這個大好計劃,進一步擴大了在華市場的影響力。 對于美方的相關企業(yè)而言,這無疑是十分不利的。毫無疑問,若是沒有著禁令相關的限制,該國的半導體制造商在現(xiàn)如今這個時期內(nèi),可以從中國市場內(nèi)獲取相當之大的利潤,然而如今卻是不得不拱手讓人。 此前國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的總裁,就曾對美方的政府喊話,表示受其做出的限制影響,該國在芯片制造設備的出口上,每年的損失預計將高達200億美元(折合人民幣約1365億元)之多。 綜上所述,對于我國而言,推動芯片國產(chǎn)化的進程是勢在必行的事,而中芯國際等一眾芯片產(chǎn)業(yè),也是處于不斷發(fā)力的階段當中。