• 半导体制造关键工艺装备CMP,国产装备崛起

    CMP 设备是半导体制造的关键工艺装备之一。CMP 是集成电路制造大生产上产出效率最高、技术最成熟、应用最广泛的纳米级全局平坦化表面制造设备,并且在较长时间内不存在技术迭代周期。而且随着芯片制造技术发展,CMP 工艺在集成电路生产流程中的应用次数逐步增加,将进一步增加 CMP 设备的需求。根据 SEMI,2018 年全球 CMP设备的市场规模 18.42 亿美元,约占晶圆制造设备 4%的市场份额,其中中国大陆 CMP 设备市场规模 4.59 亿美元。另外,CMP 设备是使用耗材较多、核心部件有定期维保更新需求的制造设备之一;除了用于晶圆制造,CMP 还是晶圆再生工艺的核心设备之一,CMP 设备厂商有望向上游耗材、下游服务领域延伸。 CMP:“小而美”的半导体关键工艺装备 CMP 设备是半导体制造的关键工艺装备之一 CMP(Chemical Mechanical Polishing,化学机械抛光)是半导体制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺。晶圆制造过程主要包括7个相互独立的工艺流程:光刻、刻蚀、薄膜生长、扩散、离子注入、化学机械抛光、金属化。作为晶圆制造的关键制程工艺之一,化学机械抛光指的是,通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用,实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化。 由于目前集成电路元件普遍采用多层立体布线,集成电路制造的前道工艺环节需要进行多层循环。在此过程中,需要通过CMP工艺实现晶圆表面的平坦化。简单的理解,如果把芯片制造过程比作建造高层楼房,每搭建一层楼都需要让楼层足够平坦齐整,才能在其上方继续搭建另一层,否则楼面就会高低不平,影响整体性能和可靠性。而CMP就是能有效令集成电路的“楼层”达到纳米级全局平整的一种关键工艺技术。集成电路制造是CMP设备应用的最主要的场景,重复使用在薄膜沉积后、光刻环节之前;除了集成电路制造,CMP设备还可以用于硅片制造环节与先进封装领域。 当前CMP已经广泛应用于集成电路制造中对各种材料的高精度抛光。按照被抛光的材料类型,具体可以划分为三大类:(1)衬底:主要是硅材料。(2)金属:包括Al/Cu金属互联层,Ta/Ti/TiN/TiNxCy等扩散阻挡层、粘附层。(3)介质:包括SiO2/BPSG/PSG等ILD(层间介质),SI3N4/SiOxNy等钝化层、阻挡层。其中,在90~65nm节点,浅槽隔离(STI)、绝缘膜、铜互连层是CMP的主要研磨对象;进入28nm后,逻辑器件的晶体管中引入高k金属栅结构(HKMG),因而同时引入了两个关键的平坦化应用,包括虚拟栅开口CMP工艺和替代金属栅CMP工艺。 STI-CMP:浅槽隔离(STI)氧化硅抛光。在硅晶片上以反应性蚀刻形成沟槽后,以化学气相沉积的方式沉积二氧化硅膜再将未被埋入凹沟内的二氧化硅膜以CMP去除。这样就可以用二氧化硅膜作为元器件间的隔离,再用抛光速度相对缓慢的膜(例如氮化硅膜)来作为CMP的研磨停止层(Stoplayer)。 ILD-CMP/IMD-CMP:ILD-CMP指的是层间介质(ILD)抛光,IMD-CMP指的是金属内介电层(IMD)抛光,主要抛光对象是二氧化硅介质。作为芯片组件隔离介质,集成电路制造工艺中最常被使用的介电层是相容性最佳的二氧化硅介质。二氧化硅膜的CMP大多应用在层间绝缘膜及组件间的隔离(Isolation)平坦化工艺中。 ILD-CMP(层间绝缘膜平坦化)将导线或组件上的层间绝缘膜平坦化,以便完成接下来的多层互连线工艺,是完成多层互连结构的基础,为大规模集成电路工艺中不可缺少的步骤。IMD-CMP(元器件间隔离膜平坦化)目的在于形成平坦的氧化硅膜(组件与组件间的绝缘隔离层)。在层间绝缘膜的平坦化方面CMP对象还有等离子体增强化学气相沉积(PECvD)膜、硼磷硅玻璃膜(BPSG)及热氧化膜(Thermalox记e)等。 Cu-CMP:随着集成电路层数的不断增加,在铜布线工艺中新的层间导线连接方式“接触窗”得到广泛应用,这种工艺方法也称为“大马士革工艺”(Damascene)。大马士革工艺,首先在两层电路间的绝缘膜上进行刻蚀,使之形成凹槽(接触窗),再进行连接金属导线膜的沉积,最后以CMP方式去除金属膜。在双大马士革中,Cu-CMP用来抛光通孔和双大马士革结构中细铜线,双大马士革工艺过程中用介质作为停止层。 抛光技术与清洗、工艺控制技术并重 CMP的作业原理:抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上,借助抛光液腐蚀、微粒摩擦、抛光垫摩擦等耦合实现全局平坦化。抛光盘带动抛光垫旋转,通过先进的终点检测系统对不同材质和厚度的磨蹭实现3~10nm分辨率的实时厚度测量防止过抛,更为关键的技术在于可全局分区施压的抛光头,其在限定的空间内对晶圆全局的多个环状区域实现超精密可控单向加压,从而可以响应抛光盘测量的膜厚数据调节压力控制晶圆抛光形貌,使晶圆抛光后表面达到超高平整度(例如全局平整度要求是10nm,则相当于面积约440000平方米的天安门广场上任意量带你的高低差不超过0.03毫米),且表面粗糙度小于0.5nm,相当于头发丝的十万分之一;此外制程线宽不断缩减和抛光液配方愈加复杂均导致抛光后更难以清洗,且对CMP清洗后的颗粒物刷领要求呈指数级降低,因此需要CMP设备中清洗单元具备强大的清洁能力来实现更彻底的清洁效果,同时还不会破坏晶圆表面极限化微缩的特征结构。 对CMP设备而言,其产业化关键指标包括工艺一致性、生产效率、可靠性等,CMP设备的主要检测参数包括研磨速率、研磨均匀性和缺陷量。 (1)研磨速率:单位时间内晶圆表面材料被研磨的总量。 (2)研磨均匀性:分为片内均匀性和片间均匀性。片内均匀性指某个晶圆研磨速率的标准方差和研磨速率的比值;片间均匀性用于表示不同圆片在同一条件下研磨速率的一致性。 (3)缺陷量。对于CMP而言,主要的缺陷包括表面颗粒、表面刮伤、研磨剂残留,这些将直接影响产品的成品率。 为了实现这些性能,CMP设备需要应用到纳米级抛光、清洗、膜厚在线检测、智能化控制等多项关键先进技术。CMP产品的技术水平也主要取决于设备在抛光、清洗、工艺智能控制等核心模块/技术的表现。具体可以分为两大类: (1)抛光技术。可以实现纳米尺度的“抛的光”、晶圆全局“抛得平”,这是CMP工艺的基础。 (2)辅助、控制技术。具体包括纳米级的清洗、膜厚在线检测、智能化控制等,这些是实现CMP工艺的重要的辅助技术,作用在于晶圆抛光动作“停得准”、以及抛光后纳米颗粒“洗得净”。根据赛迪顾问相关资料,通常CMP工艺后的器件材料损耗要小于整个器件厚度的10%,也就是说CMP不仅要使材料被有效去除,还要能够精准的控制去除速率和最终效果。随着器件特征尺寸的不断缩小,缺陷对于工艺控制和最终良率的影响愈发明显,降低缺陷是CMP工艺的核心技术要求,因而当前对CMP设备而言,除了抛光技术,包括清洗技术、工艺控制技术等辅助类技术的重要性愈发突出。 抛光:在CMP发展过程中,CMP逐步由最初的单头、双头向着多头方向发展;抛光结构方面,目前处于轨道抛光方法、线性抛光、与旋转结构抛光并存状态,其中旋转结构占据主流;在抛光驱动技术方面,早年国际厂商普遍采用皮带传动方式,当前随着客户要求提高以及电机技术发展,直驱式已成为高端机型的主要驱动方式。 终点检测:要检测抛光的终点,需要实时得到被抛光薄膜的厚度。CMP的终点判断就是判断何时到达CMP的理想终点,从而停止抛光。在结构微细化、高精度要求下,晶圆膜厚要求精度控制在0.1nm,些许偏差都将对薄膜的力学性质、光学性质以及器件的设计以及可靠性产生重要影响。准确的终点监测是产品成品率、加工效率的关键技术,直接影响到成本与市场竞争力。 根据终点检测的特点可以分为基于时间的离线终点检测技术和实时在线检测技术,其中基于时间的离线终点检测技术主要应用在直径小于200mm的晶圆加工中。在线终点检测技术主要包括电机电流终点检测、光学终点检测和电涡流终点检测,另外包括基于抛光液离子浓度变化的终点检测、基于声学发射信号的终点检测和基于机械力学信号测量的终点检测也是当时CMP在线监测的热点。 电极电流终点检测:其原理是当晶圆抛光达到终点时,抛光垫所接触的薄膜材料不同,导致晶圆与抛光垫之间的摩擦系数发生显著变化,从而使抛光头或抛光机台回转扭力变化,其驱动电机的电流也随之变化,因此由安装在抛光头和抛光机台上的传感器监测驱动电机电流变化可推知是否到达抛光终点。 CMP后清洗:在CMP工艺中,抛光液中的磨料和被去除的材料作为外来颗粒(含金属颗粒)是CMP工艺的污染源,CMP后清洗的重点是去除抛光过程中带有的所有污染物。当前CMP机台已经把CMP工艺和清洗工艺集成在一起,而且要求干进干出,包含清洗与干燥两大环节。随着晶圆表面洁净度要求的不断提高,CMP清洗工艺的焦点已逐步由清洗液、兆声波等转移到晶圆干燥上。 第1代CMP后清洗技术:该阶段半导体CMP设备市场初步形成,市场主要设备包括Strasbaugh公司的6DS-SP以及Westech的PEC372/372M。这时期的CMP后清洗,主要是抛光后再将整盒的晶圆提出来放置到单独的清洗机进行清洗,采用多槽浸泡化学湿法清洗技术,主要应用于较大线宽的集成电路,而且清洗时间较长,一般都会大于1个小时,与CMP衔接性能也较差。 第2代CMP后清洗技术:代表设备是应用材料的适用于8英寸的Mirra。Mirra采用在线清洗系统,清洗仍然是在单独的清洗机台中完成,不过Mirra和清洗机台之间有机械接口和传输装置,CMP作为主机直接调度清洗机台菜单,来完成CMP后清洗。 Mirra后清洗系统采用两次双面刷洗+旋转甩干,同事可以根据需要选择超声或者兆声清洗。但由于CMP设备和后清洗设备都是单独的机台,占地妙计较大,在21世纪后逐渐被集成清洗技术所取代。 第3代CMP后清洗技术:分立式CMP的后清洗机台被集成进CMP设备机台内。代表设备是应用材料的Mirra-mesa,其中垂直清洗是显著特征,也是应用材料的核心技术之一。一方面可以获得更加洁净的晶圆,另一方面大幅度减少CMP设备的结构空间。同期日本荏原公司推出的OPTO 222机台采用水平的后清洗技术,明显处于劣势地位。Mirra-mesa后清洗采用1次单片垂直兆声清洗+2次垂直双面清洗+垂直旋转甩干。 第4代CMP后清洗技术:2006年后应用材料推出300mm的Reflexion LK机台,面向铜抛光,在市场上获得良好反应。除了同样采用垂直兆声清洗+垂直双面刷洗外,将干燥技术由之前的旋转甩干更换为IPA-WAPOR干燥法(异丙酮气体干燥法),使得CMP清洗后的硅片缺陷比传统方法得到了显著改善,同时干燥效率得到大幅提升。 第5年CMP后清洗技术:主要是在原来机台上,对核心技术模块进行工艺改进,以适用更小技术节点的需求;另外通过更多的抛光、清洗模块来实现更高产能。应用材料的Reflexion LK机台最初是针对130nm-65nm的量产设备,已经将技术延伸至20nm以下;而最新一代产品Reflexion LK Prime机台,可以用于FinFET和三维NAND,除了与Reflexion LK一样采用最先进的抛光、清洗和工艺控制技术,另外配备了4个研磨垫、6个研磨头、8个清洁室以及两个干燥室,生产效率是ReflexionLK的两倍。

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  • 面对打压制裁,华为以退为进

    在通信技术领域,掌握标准技术就相当于掌握了话语权。华为,在5G网络的建设中扮演者越来越关键的角色,更是全球5G时代下的最大供应商。然而,面对美国的打压制裁,华为5G芯片得不到大批量生产,在5G手机大换潮的情况下,华为毅然决然选择重启4G,抓住东欧,中东,非洲,拉美等地区的4G市场。 经媒体证实,华为正在积极向供应商订购4G智能手机以及相关终端零部件,部分组件制造商已收到通知,将在本月恢复购买主板和其他部件产品。 4G芯片的供应,可以解决海外大部分区域手机和平板的需求问题,预计最快在明年一季度就可以完成4G新手机上市。华为此举,意在保持海外的占有率。 1、以退为进,重启4G手机 众所周知,华为芯片供应受阻,手机业务也因此受到掣肘。不过前段时间,美国高通又获得向华为出售4G芯片的许可证,意味着,华为4G芯片供应充足。 11月23日,媒体传出消息,称华为上周已经通知零部件厂商,将于11月重新采购手机零部件,包括镜头、载板等。 受访的华为供应商表示,已经开始为华为新的4G手机订单备货,不过还是小批量,究竟华为会投产多少尚不能明确。按照订单出货速度和以往手机上市时间推算,若消息为真,华为将有望最快明年初上市新机。 2、国内国外,市场皆占 现在在4G手机市场上面,华为还是有着很大的机会的。虽然已经进入了5G时代,且5G手机的销量也是直线上升,可是绝大多数的人用的依然是4G手机。 一是由于5G基站建设的成本高、难度大,还没有实现完全覆盖,二是5G手机套餐普遍价格较高。对于相当一部分人来说,5G代表速度,但是与高昂价格相比,相信还是有很多人表示4G也可以继续使用。所以如果华为推出4G机型,国人还会进行购买的。 而目前,东欧、俄罗斯、亚太、中东、非洲及拉美等地区仍然是4G市场,部分地区只提供4G网络。这也意味着,华为4G手机和平板在这些地区有销售空间,重新制造4G手机,将为华为保住海外市场。 在5G的浪潮下,4G市场也是华为积蓄力量的空间。 同时从目前情况来看,未来会有更多的公司可能会再次给华为出货。 可以看到,华为在减缓出货的同时,并未放弃与大型渠道的合作关系,在供应链稳定之后未来或将制定更加激进的战略重获市场。 3、抢占市场,需要用“芯” 2021年5G手机占比将达80%,这说明,相比于4G,人们也更趋向于选择5G手机。 作为手机的核心,芯片的重要性不言而喻,而唯有自研芯片才能帮助华为突破美国技术的封锁。无论5G市场还是4G市场,唯有“芯”才是最大的底牌。 高端芯片技术领域这条路一直是任重而道远。但在国家政策的扶持下,抓住人才,培养人才,只要一直坚持下去,迎难而上,就能看到未来国产芯片的曙光。

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  • 异质结构新材料二硫化钼,未来芯片的新潜力

    将二硫化钼添加在原有PC原料上,可以达到导热、散热的要求。随着半导体制程迈向 3 纳米,如何跨越晶体管微缩的物理极限,成为半导体业发展的关键技术。厚度只有原子等级的二维材料,例如石墨烯(Graphene)与二硫化钼(MoS2)等,被视为有潜力取代硅等传统半导体材料。 二硫化钼(MoS2)因其独特的单层原子结构和优异的光电特质,被认为是最有希望替代硅,成为未来应用在半导体、晶体管和芯片等高精尖科技领域中的理想材料之一,因此,近年来科学家们对二硫化钼的探索与研究一直保持着浓厚的兴趣。 近日,洛桑联邦理工学院(EPFL)研究团队利用二硫化钼开发出了一种“类大脑神经元传输”的新型计算机芯片,兼具在相同电路中处理和存储信息的能力,为计算机设备实现小型化、高效化和节能化提供新的思路。 二硫化钼是一种过渡金属硫族化物二维材料(TMDC),具备类石墨烯的层状结构,同时拥有石墨烯没有的直接带隙半导体特质。二硫化钼由三个原子平面层(S-Mo-S)堆叠而成,具有较大的比表面积,电子迁移速率高,抗磁抗辐照,低耗环保,节能增效,稳定性高,且能够实现规模化生产,是光学电子设备的理想材料。 对钴/二硫化钼异质结构进行特征分析,发现在室温下,异质结构间的交互作用仍然可以在非晶相的磁性材料中,诱发出常见于晶相结构的「自发磁异向性」,为磁异向性的起源与操控,开辟崭新视野。 磁异向性指的是磁性材料的磁化方向容易沿特定方向排列的特性,可用来定义数字记录中的 0 与 1。 如何运用新材料或是人工结构的制备来发现新的磁异向性,并控制其方向,是目前发展磁储存与磁感应技术的重要关键,包括磁阻随机存取内存(MRAM)、手机的电子罗盘、陀螺仪,都会用到电子自旋的特性。与传统电子组件相比,自旋电子组件可以提供更高能源效率和更低功耗,也被预测为是下一世代的主流组件。 EPFL研究人员第一次将二维材料二硫化钼成功地应用于集数据存储与逻辑运算为一体的芯片当中,这将颠覆传统计算机由中央处理器CPU处理数据再传输至硬盘存储的模式。相关成果发布在《Nature》上。 据介绍,新型芯片是基于浮栅场效应晶体管(FGFET)的,通常应用于相机、手机或者计算机设备的闪存系统。这些晶体管能够长时间保持电荷,而仅具备三个原子层厚度的二硫化钼不仅可以进一步减小电子设备的体积,还对晶体管中存储的电荷具有较强的敏感性,因此可以同时实现逻辑运算和数据存储功能。 中钨在线二硫化钼不仅在半导体、纳米晶体管等光学电子领域中应用潜力巨大,同时还可以作为润滑剂、抗氧剂、催化剂等,广泛应用于航空、汽车、采矿、造船、轴承等工业领域。 增进磁异向性的另一个成因轨域混成(Orbital hybridization),深入探讨产生这个现象的关键机制,进一步研究操控自旋电子扇区方向的新方法,有机会为半导体业与光电等产业,带来突破性的发展。

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  • 可拉伸的“皮肤”传感器,用视觉来衡量触摸

    触觉感知能力,是机器人灵巧操控各种物体不可缺少的能力之一。市面上的大多数机械手都是通过机械化的方式,实现抓握和触觉感知功能。而可拉伸的传感器可以改变机器人的功能和感知方式,就像人的皮肤一样柔软敏感。 康奈尔大学的研究人员利用廉价的LED和染料创造了一种光纤传感器,该传感器可以精确检测手指在做什么,这种能力可以彻底改变我们与虚拟现实中的模拟对象进行交互的方式。 而这种可拉伸的皮肤状材料,能够检测变形,包括压力、弯曲和应变。该传感器可以参与实现软性机器人系统应用,并可能助力增强现实技术,因为软性可穿戴传感器可以让增强现实用户感受到与现实世界类似的感觉。 “ VR和AR的沉浸感基于运动捕捉,根本没有触摸。”从事手套工作的康奈尔大学工程学教授罗布·谢泼德(Rob Shepard)在一份声明中说。 “比方说,您希望拥有一个增强现实仿真,该仿真教您如何修理汽车或更换轮胎。如果您戴着手套或可以测量压力以及运动的东西,那么增强现实可视化可能会说:“转动然后停止,这样就不会拧得太紧。” 目前没有任何东西可以做到这一点,但这是做到这一点的途径。” 这种皮肤可以让我们自己和机器以目前我们在手机中使用摄像头的方式来测量触觉互动,使用视觉来衡量触摸。 该技术还有其他应用,研究人员目前正致力于将该技术商业化,用于物理治疗和运动医学。他们的工作建立在之前Rob Shepherd实验室创建的可拉伸传感器工作的基础上。 新的传感器由光纤传感器制成,可以根据光的光学路径告诉每个手指如何移动。车载计算机将变形分类为有关您的手部活动的详细数据。该手套使用一些基本且非常便宜的技术:用于无线数据传输的蓝牙,用于电源的锂离子电池和多个LED。 “我们知道软物质可以以非常复杂的组合方式发生变形,并且同时发生了许多变形,”合著者Hedan Bai在声明中说。“我们想要一个可以将它们解耦的传感器。” 早期的可拉伸传感器技术出现于2016年,使用通过光波导和光电二极管发送的光来检测光束强度的变化,以确定材料是否变形。 对于新项目,研究人员Hedan Bai从基于二氧化硅的分布式光纤传感器中获得灵感,该传感器能够检测微小的波长变化,以此来识别多种属性,包括湿度、温度和应变的变化。 然而,硅纤维与柔软和可拉伸的电子产品不兼容,解决的办法是制作一种用于多模态传感的可拉伸光导(SLIMS)传感器。 这是内置一对聚氨酯弹性体芯子的管路,其中一个芯是透明的,另一个芯在多个位置填充了吸收染料,并连接到一个LED,每个芯都连接着一个红绿蓝传感器芯片,能够记录光的光路的几何变化。 双核心设计增加了传感器可用于检测一系列变形的输出数量,包括压力、弯曲或伸长,它通过点亮作为空间编码器的染料来指示变形。 该技术与一个数学模型相配合,能够将不同的变形解耦,并精确地确定它们的确切位置和幅度。这种传感器可以使用分辨率较低的小型光电子器件工作,使其成本更低,更容易制造和集成到系统中。 这种传感器还可以被整合到机器人的手部,例如VR/AR用户的可穿戴手套中。 研究人员现在正在研究该技术是否可以用于物理治疗和运动医学。最大的希望可能是让VR中的用户与虚拟世界进行令人信服的交互。

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  • 第三代半导体氮化镓功率芯片研发成功

    据昨日报道,我国成功研发第三代半导体氮化镓功率芯片,该芯片实验室来自重庆邮电大学。 据重庆邮电大学光电工程学院副教授黄义表示,第三代半导体氮化镓功率芯片主要应用在汽车电子、消费电源、数据中心等方面,其具备体积小、效率高、用电量少等特点。 并且这款功率半导体芯片电量能节省10%以上,面积是硅芯片的1/5左右,开关速度提升10倍以上。 目前,该项目已经到了试验性应用阶段,未来有望在各种电源节能领域和大数据中心使用。 值得注意的是,由重庆邮电大学规划的重庆集成电路设计创新孵化中心已入驻西部(重庆)科学城。 该中心将着力建设重庆市集成电路公共设计、测试分析、半导体工艺等为一体集成电路中试平台,结合重庆市新兴产业需求,提供低成本、高效率的集成电路公共服务与专业技术支持;孵化一批人工智能芯片、公共安全专用芯片、化合物半导体芯片等方向的高端科技成果及高科技企业。

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  • 流媒体服务在混合云存储下的新体验

    全球云计算市场的新常态被称为混合云。面对混合云时代,敏捷、过度、云环境、数据压缩除重、加密等是上云之旅中在数据层面需要具备的五大功能。 通过数字化转型实现全面升级,上云可以说是一条必经之路。从传统的数据中心和核心系统,转变为使用云这种便捷的资源消耗模式,上云之旅这条长路最重要的是什么? 最重要的不是改变使用计算和存储能力的模式,而是如何保证数据的可靠、保证数据的安全,确保在不同的云端都能够享用到合理的、合适的SLA(Service Level Agreement,服务级别协议)。 云计算中的流媒体的发展,是云存储、数据和AI的存储、网络弹性与数据保护三个梯队的重要实现。 云是流媒体的完美选择 视频流被认为是一种非常强大的工具。然而,它需要大量的硬件和软件技术进步。视频流包括每秒传输大量数据。它还要求数据流的一致性和不间断性。观察器的挫败感可能是由于延迟问题导致的缓冲。 云有助于阻止这种情况的发生。云计算允许流媒体服务提高带宽,从而改善流媒体体验。它对每个设备和每个网络连接都这样做。 云计算中流媒体的灵活性和可伸缩性 流媒体平台要求它们可以根据互联网连接或设备来提高或降低流媒体质量。没有云计算,这是不可能发生的。流媒体和云计算需要携手合作,才能实现无缝体验。这对于像Netflix这样的流媒体平台特别重要。对于YouTube这样的平台来说,这不是一个大问题,因为它是免费的。然而,它自己的流媒体服务YouTube Premium可能不太容易出现这个问题。 数据存储潜力巨大 除了云计算带来的流媒体优势外,还有很多挑战。云计算允许流媒体平台利用数据,从而确保为消费者提供最高质量的观看体验。这对直播非常重要。随着体育服务也进入像ESPN这样的流媒体,这将变得越来越重要。因此,更大的存储容量和即时数据同步将成为更大的需求。 这就是云计算将真正为流媒体带来优势的地方。

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  • 比亚迪越来越华为?32位车规级MCU装车量超500万颗

    汽车智能化就是汽车电子化的进一步升级,而汽车电子化离不开汽车半导体行业的迅猛发展。而MCU芯片作为汽车电子系统内部运算和处理的核心,可谓是汽车大脑的地位。在汽车智能化的进程中,车规级MCU的市场将会进一步扩大。 据报道,比亚迪半导体的车规级MCU装车量已超过500万颗,搭载了超50万辆车。 今年3月底,比亚迪推出号称永不自燃的“刀片电池”。今年7月的成都车展上,骁云1.5T高功率动力总成。11月中,比亚迪DM-i超级混动技术的核心部件之一——骁云-插混专用1.5L高效发动机正式亮相。 经过这些年动力电池、电驱动的研究、应用,比亚迪的“肌肉”练得足够扎实,引领着一些技术潮流的方向,比如刀片电池、三合一电驱动、乃至上游的功率器件IGBT、SiC。 “肌肉”的厚重与否关系到一家企业在汽车电动化、智能化进程中的耐力。而能将这块“肌肉”的实力发挥出来几分,需要聪明的“大脑”。目前这颗大脑需要车辆全身的复杂芯片组来实现每一项功能。 作为一家力争将电动化、智能化关键技术都握在手中的企业,比亚迪没有只看重“肌肉”的练习。比亚迪半导体就承担着它的智能化进程中芯片研发的重任,为它的全新电子电气架构打下了基石。 MCU随电子电气架构发展的两个阶段 汽车智能化发生的最明显的变化就是汽车电子化的加深。这种加深基本上可以分为两个阶段: 一是电子系统增加使ECU和MCU数量大增,比如从后视镜、车窗、雨刷、座椅,到车载娱乐系统、安全系统,再到车身控制和引擎控制的电子化,都离不开MCU芯片,提升驾驶体验和安全性; 然而追加的电子功能变得相当繁杂,线束布局复杂性加速,使得车企决定整合ECU功能。在这个过程中MCU的数量减少,但功能更强大、安全性更高,甚至部分部件需要的MCU变更为超强算力的ASIC、GPU、FPGA等。 两个阶段分别对应的是整车的分布式电子电气架构和集中式电子电气架构。 十年前比亚迪F3装有12个控制器,线束长度789米;十年后电子元器件设备数量显著增长,全新一代唐EV的控制器数量增加到55个,线束长至2650米。分散式的电子和电气部件导致成本高、管理低效、装配复杂、整车设计难度大等问题。于是比亚迪对汽车电子电气架构进行优化,按照不同功能维度进行整合为五大功能域:动力控制域、底盘电子域、安全电子域、信息娱乐域和车身电子域。 按照它的设定,原本在分布式电子电气架构中,车身电子域分散为智能钥匙控制器、空调控制器、BCM、高频信息接收模块、胎压监测ECU、倒车雷达ECU等诸多电气元器件。而在集中式布局中,它们将被整合为一个多合一车身控制器。 从分布式到集中式,车身控制器对MCU芯片的数据传输效率和安全性等运算控制能力的要求越来越高。 作为汽车电子系统内部运算和处理的核心,MCU是真正让汽车变得更加高效的关键。它不仅得到整车厂及其Tier 1供应商的推动,而且促使半导体公司将重心放在车规级半导体业务上。 MCU市场规模及出货量(数据来源:IC Insights) 可以看到,在汽车向智能化演进过程中,车规级MCU出货量持续上升。IC Insights预测,车规级MCU市场将在2020年接近460亿元,占MCU整体市场的40%,2025年将达700亿元,单位出货量将以11.1%复合增长率增长。 市场规模的扩大,对于比亚迪半导体等致力于发展车规级芯片的企业来说是一个绝好的机会。尤其是,比亚迪半导体的定位就集中在车规级和工业级半导体。 32位车规级MCU的探索、发展与追赶 比亚迪半导体从2007年进入MCU领域。最早开始研发的是工业级MCU,经过数年的积累,它开始结合工业级MCU的技术能力跨越到车规级MCU领域。 十三年的发展,使它拥有工业级通用MCU芯片、工业级三合一MCU芯片、车规级触控MCU芯片、车规级通用MCU芯片以及电池管理MCU芯片。这是自主半导体公司在功率器件之外的又一突围。 随着信息化浪潮渗透着各行各业,智能化、物联化等时代定义的兴起,使得越来越多半导体厂商对于MCU领域的外设和功能愈发注重,并持续推动其向更加高集成度方面发展。目前MCU器件主要分为8位、16位和32位三种类型,它们之间有着功能性的差异,如32位MCU比8位MCU的能力更显著更强。 一般来说,32位的MCU可以透过4倍的处理速度来执行更复杂的运算,进一步提高数据处理效率,同时能够有效地处理多个外部设备,而且现阶段32位MCU的成本越来越有竞争力,在同样的价格之下,采用32位MCU可以提供更多的应用可能性。 比亚迪MCU芯片 新能源汽车发展至今,动力电池和电驱动领域国内均有可与外资匹敌的企业,但令人痛心的是,其中的主控芯片和功率器件仍然严重依赖进口。芯片,是自主企业发展汽车电动化和智能化过程中最薄弱的环节。 公开数据显示,中国功率半导体市场占全球份额超过40%,但自给率仅10%;中国车规级MCU市场占全球份额超过30%,但却基本100%依赖于进口。 车规级MCU市场依旧被把握在外资手中。根据IHS的数据,全球车载MCU市场中,瑞萨电子、恩智浦、Microchip、意法半导体、德州仪器、英飞凌一贯作为头部玩家,拥有着九成以上的市场份额。 特别是近年来32位MCU被广泛应用于在洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电冰箱等多种家用电器中,同时在电机控制、模拟传感器测量和TRIAC/ LED/ LCD驱动应用都可以见到它的身影。可见,在有明确应用场景和智能物联需求之后,传统MCU必须要做出改变来适应应用端需求的变化。 自主半导体公司与这些头部企业相比,缺少的是从设计端到供应链的可靠性和稳定性的积累。比如车规级的wafer、封装、测试,在国内曾是一片空白。要探索、要发展、要追赶,都需要时间。 为此,半导体器件应用记者从市场上了解到目前国内不少科技公司在MCU芯片研发上已取得一定的突破以及优秀的成绩,MCU静电和能耗上等核心指标也有超越国际竞争对手的水准。 所幸的是,已有数家半导体公司在推动国内车规级MCU芯片的发展,比亚迪半导体就是主力军之一。 2018年它推出第一代8位车规级MCU芯片,适用于车身控制等领域,是首款国产量产车规级MCU芯片。 2019年它推出第一代32位车规级MCU芯片,批量装载在比亚迪全系列车型上。而且,它正在推出应用范围更加广泛、技术领先的车规级32位双核高性能MCU芯片,基于Arm Cortex-M4F+M0双核设计,可适用于域控制器等车身控制领域。 迄今为止,比亚迪半导体的车规级MCU装车量已超过500万颗,搭载了超50万辆车。若加上工业级MCU,它的累计出货量已经超过20亿颗。 比亚迪半导体32位MCU芯片 汽车电子电气架构在电动化、智能化发展过程中迎来重大升级,MCU的运算控制能力需适用于域控制器。并且,它的车规级8位、32位MCU芯片都达到可靠性标准 AEC-Q100,是按照功能安全标准 ISO26262设计。 对比亚迪半导体而言,背后整车平台的支持,毋庸置疑将加速其对车规级MCU产品的定义、应用理解和落地测试。这对其他自主MCU厂商而言是比较难获取的资源。 当芯片产品系列化越丰富,应用经验越成熟,比亚迪半导体在中高端MCU领域内的突破会越快,加速其缩小与恩智浦等的差距。 这也是国内半导体公司的目标,不单单是解决聚焦新能源装备制造“卡脖子”问题,更要能进入到主流供应链,并与国内外优秀企业协同合作,共同促进全球汽车电动化、智能化的快速发展。 智能汽车只有开放,才能真正创新。从比亚迪的动作来看,无论对于自研技术的重视,还对新商业模式的探索,都已经迈出几大步。也正如了外界盛传一句话:五菱越来越小米,比亚迪越来越华为。

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  • 延续摩尔定律,台积电2nm芯片工艺获重大突破

    据摩尔定律延续,由14nm,7nm,再到5nm,芯片制程工艺技术一直在突破。在5nm刚刚起步实现大规模突破的时候,台积电对于2nm芯片工艺技术的研发就已经实现重大突破,并开始向1nm制程迈进。 台媒透露,台积电已经在2nm工艺上取得一项重大的内部突破。根据台积电的介绍,理想状态下,2nm制程芯片将于2023年下半年进行小规模试产,如无意外,2024年就可以大规模量产。 台积电还表示,2nm的突破将再次拉大与竞争对手的差距,同时延续摩尔定律,继续挺进1nm工艺的研发。 预计,苹果、高通、NVIDIA、AMD等客户都有望率先采纳其2nm工艺,此前关于摩尔定律已经失效的结论或许就要被台积电再次打破了。 虽然台积电十分乐观,但是根据物理定律,当芯片的工艺下探到极点的时候,由于隧穿效应,芯片内的电子反而不能充分发挥全部的实力。与之相应的,制造商的成本也会指数级上升。 根据三星的介绍,其在5nm工艺研发上的投入就达到了4.8亿美元。 2nm工艺上,台积电将放弃延续多年的FinFET(鳍式场效应晶体管),甚至不使用三星规划在3nm工艺上使用的GAAFET(环绕栅极场效应晶体管),也就是纳米线(nanowire),而是将其拓展成为“MBCFET”(多桥通道场效应晶体管),也就是纳米片(nanosheet)。 从GAAFET到MBCFET,从纳米线到纳米片,可以视为从二维到三维的跃进,能够大大改进电路控制,降低漏电率。新工艺的成本越发会成为天文数字,三星已经在5nm工艺研发上已经投入了大约4.8亿美元,3nm GAAFET上会大大超过5亿美元。 因此,虽然台积电在2nm芯片研发上获重大突破,但是在量产之前还需要解决更多难题。

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  • AMD企业级专业卡驱动,性能可提升83%

    AMD显卡包括消费级与企业专业卡。目前,对于消费级显卡,AMD最新发布了全新的6000系列显卡,其中包括Radeon RX 6800、RX 6800 XT以及RX 6900 XT显卡,针对企业级专业卡,AMD每个季度更新升级一次,推出一个又一个的驱动更新,以期提升显卡专业性能。 AMD专业卡最新的Radeon Pro Software for Enterprise 20.Q4驱动本月才发布,AMD官方表示与上版驱动相比性能提升多达83%。 专业版驱动看的是稳定性,还有就是对专业应用的优化支持,目前Radeon Pro Software for Enterprise驱动已经支持了100多款工作站应用,包DassaultSystems SOLIDWORKS ,Adobe Premiere Pro,Autodesk AutoCAD等等。 与游戏卡的驱动需要时常更新以便优化游戏不同,专业显卡驱动的更新周期比较漫长,大约一个季度推出一次,毕竟专业软件的更新频率没有游戏来得多,不过由于更新时间更长,因此AMD对于专业显卡的优化也就更加出色。 专业版驱动看的是稳定性,还有就是对专业应用的优化支持,目前Radeon Pro Software for Enterprise驱动已经支持了100多款工作站应用,包DassaultSystems SOLIDWORKS ,Adobe Premiere Pro,Autodesk AutoCAD等等。 AMD在8月份发布了Radeon Pro Software for Enterprise 20.Q3驱动,本月推出了Radeon Pro Software for Enterprise 20.Q4驱动,3个月才升级。 其中升级内容不多,不过性能提升倒是不小。在具体的性能对比上,AMD使用了SPECviewperf 2020进行对比,在这款软件的测试中,搭载全新的驱动的显卡在某个项目上的成绩可以提升83%,十分地给力。而且专业驱动也支持7X24小时的不间断运行,从而确保显卡的稳定性,并广泛支持各个OEM平台。

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  • 芯片人才培养刻不容缓,合作共赢的前提是掌握核心技术

    我国是全球芯片市场的最大消费国和进口国家。2004年,我国芯片产业市场规模为545亿,到了2019年,增长至7700亿,增速等同于全球增长速度的四倍,我国2019年芯片自给率仅为33%,进口额是出口额的3倍。2020年国务院定下,2025年中国芯片自给率达到70%的目标,芯片国产化任重而道远。 近期,“国产芯片替代不应成为主旋律,合作竞争才能发展”这一观点引起国人对半导体行业的争论,对于“闭门造车”,在合作共赢的国际社会还有必要吗?当然,解决“卡脖子”的根本方法就是实现我国半导体行业的自主化。 近几年开始,美国就不断以安全、贸易保护等问题不断对中国企业实施制裁。尤其是在疫情影响下的今年,更是对代表着国内科研水平处于第一梯队的华为公司进行技术封锁。 无理要求任何使用美国技术或设备的企业不得向华为出售芯片,直接导致华为海思自研的麒麟芯片被迫停产,从而出现“只能设计芯片,却无法生产”的尴尬局面。国内舆论随之而来的也都是诸如“相关产业必须加速进行国产替代、核心技术不能被卡脖子等等“去美化”的声音。 随着美国大选结果逐渐浮出水面,对中国动不动就实施贸易制裁、技术封锁的特朗普下一届总统生涯或宣告落幕,这一结果无疑给众人传递出一种中美关系会重归于好的讯息。 其实在建国初期很多产业一穷二白,国产集成电路也是刚起步,但是那时候科研人员都是勒紧了裤腰带搞科研。直至上世纪六七十年代,我国的集成电路产业曾一度领先于日韩企业。 但是任何产业在发展的过程都会面临着“自力更生“或是”造不如买“的选择。随着八十年代市场的逐渐开放,很多产业都逐渐选择走”造不如买,买不如租“的发展路线。 选择短期利润最大化的利益驱使产生“造不如买”的发展思想。这种思想在今天看来,是多么浅显简单却又很短见,至少对于国产半导体集成电路产业来讲是这样。正是因为这种思维,导致国内半导体等等众多产业逐渐走向过度依赖化的今天。 诚然,对于个体企业而言,选择利益最大化是企业经营的目的,自主研发也许会耗费大量的资金,但是从发展的眼光来看,只有掌握了核心技术,才能拥有行业的绝对话语权。 近十多年来,国内逐渐出现由简单的生产代工、服务制造向技术科研、创新方向发展,这种试图打破过去固有的经济结构模式的苗头,如果继续发展下去势必会影响世界格局,这也让美国这种老牌资本主义国家感到不安.因此才会出现西方世界以各种“莫须有”的罪名强加在中国企业身上以便实施制裁。 合作共赢的前提是势均力敌,不然没有话语权,还有很多个“海思麒麟“会停产。合作竞争的本质是不脱离技术进步,因此国内半导体产业在扩大体量的同时不能盲目发展,更不能脱离市场。坚持以市场为导向,培养核心技术留住人才是国产半导体发展的关键。 我国半导体行业的发展,离不开人才的发展。然而,今年发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2019—2020年版)》显示,目前国内仅有50余万人从事集成电路行业,到2022年,我国需要75万人从事集成电路行业。也就是说,在2022年之前,我国集成电路行业人才缺口依然有25万。 集成电路专业体系庞大,学生从理论学习到具体实践还需一定的成长时间,人才短缺的问题,在短时间内难以填补。 全球芯片IP市场第五大供应商Imagination的高级总监时昕也表示,“整个集成电路行业对人才的要求是比较高的。以处理器为例,处理器设计属于要求较高的方向,我们所需的人才基本上是985硕士级,而且要至少工作个三五年才能比较放心使用。” 芯片人才培养刻不容缓。相比于理论研究,当务之急是缩短芯片人才从培养阶段到投入科研与产业一线的周期。 作为全球第一的晶圆代工企业,台积电的重要性不言而喻,也是在今年爆出,自2019年开始,中国大陆已招揽100多位台积电工程师和经理人员,旨在开发14nm及12nm的芯片制程。据统计,中国台湾已经有3000多名芯片工程师先后被高薪挖到大陆。 总体来看,我国集成电路人才依然紧缺,而芯片产业人才培养需要多管齐下,积极开展‘产学研’联合培养模式,突破高端人才发展培养是产业发展的关键瓶颈。而国产化的道路注定是无比痛苦的,但以后的发展途径却是受益无穷的。

    半导体 半导体 芯片人才

  • 对手韩国半导体崛起,国产芯片面临夹击

    科技作为第一生产力,而半导体工艺则被认为是科技发展的重要基石。当前,唯有韩国三星与我国台湾台积电能够实现5nm工艺的芯片制造。而韩国半导体一直被认为很强,但是明显数据表示韩国三星在半导体行业已占据巨头地位。而我国在半导体行业中依旧处于寻找发展之道的阶段,在世界半导体的夹击中,还有很多需要突破的技术。 韩媒 BusinessKorea 报道,以三星为代表的韩国企业在 EUV 光刻技术方面取得了极大进展。根据对韩国知识产权局(KIPO)过去十年(2011-2020)的 EUV 相关专利统计,在 2014 年达到 88 项的顶峰,2018 年为 55 项,2019 年为 50 项。 据悉,韩国企业在 EUV 光刻技术上一直不断缩和国外企业之间的差距。在过去十年里,包括三星电子在内的全球公司进行了深入的研究和开发,以确保技术领先。最近,代工公司开始使用 5 纳米 EUV 光刻技术来生产智能手机的应用处理器(AP)。 从专利数量来看,如果按照公司划分,前六家公司占到总专利申请量的 59%。其中卡尔蔡司(德国)占18%,三星电子(韩国)占15%,ASML(荷兰)占11%,S&S Tech(韩国)占8%,台积电(中国台湾)为6%,SK海力士(韩国)为1%,韩国势力占比不小。 如果按照详细的技术项目来划分,处理技术(process technology)的专利申请量占32%;曝光设备技术(exposure device technology)的专利申请量占31%;膜技术(mask technology)占比为 28%,其他为 9%。 在工艺技术领域,三星电子占39%,台积电占15%,这意味着两家公司占54%。在膜领域,S&S Tech占28%,Hoya(日本)占15%,Hanyang University(韩国)占10%,Asahi Glass(日本)占10%,三星电子占9%,韩国半导体在各个领域均在快速进步。 三星近期正式推出了Exynos1080芯片,这是韩国巨头首款基于5nm工艺的SoC芯片,纸面参数上来看这款中端芯片性能不错,当前曝光的基准测试结果也表明其超过了效果骁龙865。未来,三星Exynos2100的目标已经瞄准了高通骁龙875。 通常,三星旗舰手机美国版和中国版都使用高通制造的芯片,其余市场包括欧洲和中东则使用自研的Exynos芯片。如果未来三星Exynos能够真正崛起的话,那么将会成为超越高通乃至苹果的存在,称为综合实力最强的科技企业,具备芯片设计、生产,以及最终手机终端制造几乎涵盖一条龙产品链。 按照韩国媒体的报道数据称,无论是专利的总量还是工艺技术领域的专利量,韩国三星的专利量都已经达到了台积电的两倍有余。尽管目前在最先进的5nm领域台积电拥有绝对的优势,以及更多的市场份额,但是韩国半导体工业崛起的速度不容小觑。 据此形势,无疑我们正在面对“前狼后虎”的困境。所谓“前狼”,无疑是以美国为首的针对中国科技企业的围追堵截,而争端的核心同样是小小的芯片。而“后虎”,则意味着我们在大力发展半导体产业的同时,也不要忽视来自韩国“虎视眈眈”的潜在威胁。 就在如此严峻的半导体产业国际竞争形势下,近期国内芯片产业再度曝出武汉弘芯爆雷事件,令人唏嘘感慨。据悉,该企业拥有“国内首个能生产7纳米工艺ASML高端光刻机”,但却因为资金断链直接全新原封送去了银行换取抵押贷款,千亿级别投资面临烂尾。 目前国内半导体芯片产业爆发,与资本共舞坐上风头扶摇直上,已经严重存在过热的势头。中国半导体产业要想健康发展自然离不开资本的驱动,但也更应该培育市场,人才,需求,最终形成良好的产业生态。单纯靠讲故事和击鼓传花的资本游戏,做不好中国芯。 回顾过往科技发展历史,如果说泡沫无法避免那惟愿尽快破裂。当潮水退去洗尽铅华,那些真正具备实力并胸怀广大的企业才能真正凸显,中国半导体产业必将走入正轨加速崛起。

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  • 国产光刻胶迎来首条生产线,对7nm芯片制造产生重大影响

    光刻胶是集成电路生产制造的核心材料,也是微电子技术的微细图形加工的关键材料之一。光刻胶的质量与性能对芯片的成品、性能具有至关重要的影响,更是集成电路生产制造中产业链中技术门槛最高的微电子化学品之一,也是当前电子领域中重要的基础应用材料之一。 多年来,光刻胶研发被列入我国高新技术计划、重大科技项目。今年9月28日,国家发展改革委、科技部、工业和信息化部以及财政部联合印发的《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》中明确提出,要加快在光刻胶、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料等领域实现突破。 自美国接二连三在半导体领域发起出口限制,我国半导体国产化进程也备受关注。而事实上,当前我国在半导体的设计、封测以及制造三大关键程序已有了初步的发展。近日,芯片生产的关键材料——光刻胶领域迎来了一则好消息,预计将对我国7nm芯片生产带来重大突破。 早期油墨感光产品所用的配方均依赖进口,一旦供给端出现问题,生产就会陷入被动。但自主创新走起来又非常难,特别是国内起步晚,很多技术都被外国垄断。在实现从“0到1”的突破中,我国企业面对重大阻力,一方面来自外部环境,当时业内领先企业大多向海外购买成熟配方直接投产,以便迅速抢占市场;另一方面来自企业内部,不仅关键技术研发遭遇瓶颈,而且研发出的产品屡屡遭受市场质疑。 幸运的是,近年来国家生态文明建设力度不断加大,为公司带了发展机遇。面对日益严格的环保核查,国产产品以优异的性价比打开了市场销路,逐步占据了一定市场份额。 而我国宁波南大光电材料有限公司(以下简称“南大光电”)公开宣布,该司首条ArF光刻胶生产线已正式投产,估计项目完全达产后年销售额将达10亿元。目前南大光电已将这款ArF(193nm)光刻胶的样品已经送到客户手上进行测试,预计将会收到更多订单。 光刻胶是生产制造集成电路的核心材料,主要起到将作用“将设计的图像从模板中转移到晶圆表面合适的位置”的作用。因此,光刻胶的质量和性能对芯片最终的成品、性能等具有重要影响。要知道,虽然我国不乏光刻胶生产企业,但是主要都集中于G线(436nm)、I线(365nm)等低端品种,ArF光刻胶等高端种类几乎100%依赖进口。 2019年,我国光刻胶市场本土企业的销售规模达到70亿元,在全球占据了约10%的市场份额。然而,若进一步划分到高端市场,就会发现,当前全球高端光刻胶制造有95%集中在美国和日本企业手上,日本信越化学、东京日化等企业在这其中尤为突出,垄断了将近90%高端光刻胶市场。 意识到我国在高端半导体材料领域的不足,近年来我国企业晶瑞股份、上海新阳以及上文提及的南大光电也在积极钻研,试图打破美日企业的垄断。其中,早在2017年,南大光电就将“ArF193nm光刻胶项目”的开发提上日程。另外,晶锐股份则选择了借用“外力”发展高端光刻胶。 今年9月下旬,晶瑞股份发布了一则令业界“为之沸腾”的消息,该司将通过代理商(Singtest Technology PTE.LTD.)从韩国半导体生产商SK海力士(SK Hynix)手上购买一台ASML光刻机设备。业内人士指出,这台光刻机的总价值约为1102.5万美元(折合约7523万元人民币),是一台“二手货”。按照计划,晶瑞股份将此工具用于高端光刻胶的生产。 要知道,ArF光刻胶对28nm到7nm工艺的芯片生产具有关键作用。而截至目前,我国最大的芯片代工商——中芯国际最先进的芯片制程也才达到了14nm。考虑到美国自9月中旬就颁布了芯片配件的出口新规,再加上荷兰巨头ASML的EUV光刻机迟迟未到货,中芯国际的芯片制程发展也受到一定束缚。 如今,凭借多年自主研发和实践积累,我国企业已逐步掌握了树脂合成、光敏剂合成、配方设计及制造工艺控制等电子感光化学品核心技术,陆续推出了多种处于行业领先地位的PCB感光油墨产品,可有效提高电子线路图形精确度,降低产品次品率,同时可适应PCB技术向高密度、高精度、多层化发展的趋势。而我国供应商在光刻胶领域取得重大突破,意味着中芯国际在半导体材料供应商又多了一层保障。

    半导体 半导体 7nm 光刻胶

  • 芯片产能供不应求,台积电大规模下单光刻机

    近半年来,芯片代工几乎进入行业旺季,许多芯片订单超过半年的排队期。芯片代工厂无法消耗如此之多芯片订单,导致产能无法赶上市场消耗,许多企业只能选择自己购买芯片制造设备。 而据TOMSHARDWARE报道,台积电表示其部署的极紫外光(EUV)光刻工具已占全球安装和运行总量的50%左右,这意味着其使用的EUV机器数量超过了业内其他任何一家公司。为了保持领先,台积电已经下单订购了至少13台ASML的Twinscan NXE EUV光刻机,将在2021年全年交付,不过具体的交付和安装时间表尚不清楚。同时,台积电明年的实际需求可能高达16 - 17台EUV光刻机。 在抢购EUV光刻机上,虽然台积电抢占先机,但是台积电也在为光刻机的事情发愁,甚至有报道声称碰过会将一部分M1芯片交给三星代工,主要还是因为台积电5nm产能不足,其实我们所讲述的产能不足,就是一个相对应的概念,要是市场上面的需求量不多的话,那么就不会出现这种供不应求的事情。 不仅仅是苹果、高通等科技巨头都需要用到这种先进的工艺技术,这里面已经不光包含了5nm工艺,就连7nm工艺也是需要用到EUV光刻机的,但是EUV光刻机的数量确实还有限,虽然我们现在说台积电斥巨资购买了55台光刻机,但是这么多台机器还不够满足市场所需吗? 台积电使用ASML的Twinscan NXE EUV光刻机在其N7+以及N5节点上制造芯片,但在未来几个季度,该公司将增加N6(实际上将在2020年第四季度或2021年第一季度进入HVM)以及同样具有EUV层的N5P工艺。台积电对EUV工具的需求正在增加是因为其技术越来越复杂,更多地方需要使用极紫外光刻工具处理。台积电的N7+使用EUV来处理最多4层,以减少制造高度复杂的电路时多图案技术的使用。 根据ASML的官方数据,2018年至2019年,每月产能约4.5万片晶圆(WSPM),一个EUV层需要一台Twinscan NXE光刻机。随着工具生产效率的提高,WSPM的数量也在增长。如果要为一个准备使用N3或更先进节点制造工艺的GigaFab(产能高于每月10万片)配备设备,台积电在该晶圆厂至少需要40台EUV光刻设备。 ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系统价格相当昂贵。早在10月份,ASML就透露,其订单中的4套EUV系统价值5.95亿欧元(约合7.03亿美元),因此单台设备的成本可能高达1.4875亿欧元(1.7575亿美元)。也就是说,13套EUV设备可能要花费台积电高达22.84亿美元。 但在EUV工具方面,钱并不是唯一的考虑因素。ASML是唯一生产和安装EUV光刻机的公司,它的生产和安装能力相对有限。在对其生产工艺进行调整后,该公司认为可以将单台机器的周期缩减到20周,这样一来,每年的产能将达到45到50套系统。 今年的前三季度,ASML已经出货了23台EUV光刻机,预计全年销售量比2020年原计划的35台少一点。截至目前,ASML已累计出货83台商用EUV光刻机(其中包括2015年第一季度至2020年第三季度销售的NXE:3350B、NXE:3400B和NXE:3400C)。如果台积电官方关于拥有全球已安装和运行Twinscan NXE光刻机中约50%这个说法是正确的,那么目前可能已经拥有30至40台EUV光刻机。 台积电当然不是唯一采购大量EUV光刻机的半导体制造商。三星目前只使用EUV工艺来生产其7LPP和5LPE SoC以及一些DRAM,但随着三星晶圆厂扩大EUVL工艺在生产上的应用,三星半导体也提高了基于EUV工艺的DRAM的生产,最终将不可避免地采购更多的Twinscan NXE光刻机。预计英特尔也将在2022年开始使用其7nm节点生产芯片时,将开始部署EUVL设备,很可能在未来几年成为EUVL设备的主要采用者之一。 未来几年全球对EUV光刻机的需求只会增加,但从目前的情况来看,在未来一段时间内,台积电仍将是这些光刻设备的主要采购者,三星和英特尔将紧随其后。虽然说现在台积电在制造技术上面已经在世界稳居第一,但是台积电还是非常依赖光刻机的,要是在短时间内无法达到生产效率,即便光刻机数量增多也无法解决问题。

    半导体 芯片 台积电 光刻机

  • 国产芯片被“卡脖子”的根本问题到底是什么?

    今日,在华为官方发布的《任总在C9高校校长一行来访座谈会上的讲话》一文中,任正非明确表示,我国芯片设计已经步入世界领先,达到世界第一水平的芯片制造技术在台湾。但是大陆芯片产业的最大问题就是制造设备与基础工业,制造没有追上芯片设计的脚步,造成芯片行业的短板效应,因为容易被人卡脖子。 国产芯片设计水平居于领先地位的无疑就是华为海思,任正非说国产芯片在设计方面居于全球领先地位,应该就是说华为海思在芯片设计方面居于领先地位。华为海思研发的高端芯片在性能方面已能与手机芯片老大高通、三星等比肩,从这个方面来说,华为海思确实可以说达到了领先水平。 纵观全球,只有三星、英特尔等少数几家企业能完成芯片全套的程序。海思芯片用到了很多ARM的技术架构,目前海思芯片还无法完全脱离ARM所建立的技术底层。 华为海思研发的手机芯片基本都是采用ARM的公版CPU核心和GPU核心,一旦双方的合作出现障碍,华为就无法跟上世界的脚步,例如去年的麒麟990 5G芯片和今年的麒麟9000芯片都未采用ARM最新的公版核心,导致性能方面落后于高通和三星。 由此可见华为在研发先进芯片方面其实收到ARM的制约,ARM给与它最先进的技术授权,华为海思才能设计出最先进的芯片,一旦ARM与它的合作受阻,它的芯片技术就受到重大的阻碍。当然了,华为目前也在建立自己的底层技术。 华为在手机芯片方面确实具有了较强的技术优势,不过它的这种领先优势其实还是有一定的局限性。如果放到中国整个芯片产业来说,中国在芯片设计方面的技术领先优势就更为有限了。 芯片多种多样,据统计数据指全球芯片市场有大约一半来自美国。美国能在全球芯片行业居于绝对的领先地位,得益于它保持100多年的全球制造业一哥地位,这种深厚的积累才奠定了它如今在芯片行业的领导地位。 对于中国来说,中国仅仅是在手机芯片的某个方面具有一定的技术领先优势,在整体上于海外芯片企业的还是有一定的差距的。如果从各个芯片行业来说,中国落后的地方就更多了。 在存储芯片行业,中国的存储芯片才刚刚起步,长江存储和合肥长鑫去年才投产存储芯片,当然值得高兴的是长江存储今年已研发出于全球主流水平相当的128层NAND flash,但是中国的存储芯片产能占全球的比例还太小,预计到明年才能占有一成多点的市场份额。 在模拟芯片方面的落后更是人所共知,据称中国生产的模拟芯片占全球模拟芯片的比例只有一成左右,而且中国生产的模拟芯片主要是低端芯片,高端的模拟芯片几乎全数进口,华为恰恰在模拟芯片方面几乎完全受制于美国,这个行业恐怕需要十年乃至更长时间才能赶得上。 正如余承东所说,华为一家公司的力量也是有限的,麒麟芯片之所以受限,主要原因就是因为国内找不到一家高端的芯片制程商为麒麟芯片服务。芯片制造的每一台设备、每一项材料都非常尖端、非常难做,没有高端的有经验的专家是做不出来的。 所以,当前国产芯片最大的难题还是在于芯片的制程方面,整个芯片差距要在于制造,芯片制造能力,芯片制造设备研发能力,背后是基础科学、工程科学、应用科学的沉积。 因而,我们国家要重视装备制造业、化学产业。化学就是材料产业,材料就是分子、原子层面的科学。需要出来更多的尖子人才和交叉创新人才,才会有突破的可能。 任正非还表示,望国内顶尖大学不要过度关注眼前工程与应用技术方面的困难,要专注在基础科学研究突破上,“向上捅破天、向下扎下根”,努力在让国家与产业在未来不困难。

    半导体 制造 芯片 设计

  • 芯技术高质量,新能源汽车领域巨头特斯拉

    汽车制造业的新一代版图中,以电动化、智能化著称的新能源汽车是当下的热门。芯片半导体与新能源汽车的结合,奠定了特斯拉在新能源汽车领域行业的霸主地位,成为当代汽车的赢家,当下能够挑战特斯拉权威地位的品牌屈指可数。 处理数字信号与处理物理能源是特斯拉电动车的两大底牌。新能源的背后就是半导体,其一是太阳能的获取,其二是功率半导体在新能源控制技术的影响,其三就是异构芯片FSD在新能源的应用。 MCU芯片作为汽车电子系统内部运算和处理的核心,是汽车从电动化向智能化深度发展的关键。在汽车向智能化演进的过程中,MCU的市场需求量急剧增长,车规级MCU单值也呈倍数级增长。 处理数字信号:是控制论在无人驾驶的应用,其本质是多反应+少预测的特斯拉FSD,其L5 ADAS的算力将高于智能手机几个数量级,用CPU、GPU、FPGA、射频、存储芯片组成庞大异构算力实时运算将电车唤醒,车载含硅量也将是数量级的提升。 处理物理能源:是信息论在电池电控的应用,四两拨千斤的功率半导体,用少量信息处理控制巨量电流,极大地提高能效和控制精度,其背后需要一系列的半导体器件(SiC、GaN、IGBT、Mosfet)来实现半导体对电能的有效控制。 太阳能是特斯拉缺省电力来源。光伏的本质:半导体能源,基于半导体工艺硅片和光电转换效应将光能转换为电能,同样也符合”泛摩尔定律“的指数级成本降低,其供应链和产业规律也和半导体产业完全类似。 特斯拉是高速行驶的“智能手机”,是插电行走的“服务器”。 特斯拉不仅仅是新能源汽车的革命,更是汽车含硅量跃迁性的提升,单车用的半导体成本是手机的几十倍以上。从功率半导体,CIS,存储器到半导体设备材料,整个产业链都会受益。 1、功率芯片是特斯拉的“大脑”。汽车动力系统=电池+电驱(电机+电控),电控接收整车控制器的指令,以控制整车的运动。电控中主要是逆变器,逆变器主要是SiC/IGBT模块,所以IGBT模块相当于汽车动力系统的“CPU”。 2、摄像头CIS是特斯拉的“眼睛”。数量上,倒车后视,环视,前视,转弯盲区等Level3以上的辅助驾驶需要18颗摄像头。单功能上LFM防闪烁,低光可靠性,HDR宽动态对像素也提出要求,纯800万像素的摄像头就需要5颗。 3、存储器Flash是特斯拉的“记忆”。特斯拉自研FSD芯片存储单元的数量与性能大幅提升,是无人驾驶迈向更高层次重要保障。电动汽车整体含硅量提升,利好产业支撑环节半导体设备,5G+AIOT+汽车电子驱动全球半导体设备进入新一轮上行周期。 4、显示器面板是特斯拉的“触觉”。中控显示屏平均达17寸,高于燃油车8寸的平均尺寸,为市场平均应用尺寸面积的4倍以上。汽车的电子化应用趋势将带动LCD车载屏的面积增长需求。 5、FPGA芯片是特斯拉的“心脏”。FPGA和ASIC未来在ADAS系统、马达控制、激光雷达、车载信息娱乐系统和驾驶员信息系统均有较多应用。FPGA市场为9.5亿美元,占比整个半导体仅2.44%,提升空间巨大。上游晶圆代工将受益于下游产品需求提高。 发展新能源汽车必须掌握核“芯”技术,上下游产业链协同合作,共同促进汽车电动化、智能化的快速发展。电动化是车规级半导体增长的源动力,新能源汽车单车半导体价值量是传统燃油车的2倍以上并逐年递增;智能化为车规级半导体创造巨额市场增量,带动了感知层、决策层、执行层等多样化的芯片需求。

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