二进制过时了?韩国开发出三进制半导体

二进制过时了?韩国开发出三进制半导体

北京时间7月17日消息,韩国一个科研团队已成功在大尺寸晶圆上成功实现了一种更节能的三元金属氧化物半导体。

韩国蔚山科学技术大学电子和计算机工程系教授Kyung Rok Kim及其团队,成功开发了一种根据三进制逻辑系统而非现有二进制逻辑系统运行的半导体。这一研究的论文发表在《自然·电子学》上。

该科研团队表示,利用由0、1、2组成的三进制系统,减少了半导体需要处理的信息数量,提高信息处理速度,从而降低能耗。它还有助于进一步减小芯片尺寸。

例如,利用二进制表示128这个数,需要8“位”数据;利用三进制则只需要5“位”数据。

电流泄露是进一步减小芯片尺寸的一个主要障碍。在较小的空间内封装更多电路,会使隧道效应更严重,增加泄露的电流,也意味着设备会消耗更多电能。

Kyung Rok Kim表示,如果这一半导体技术商业化,这不但标志着芯片产业发生根本性转变,也将对人工智能、无人驾驶汽车、物联网、生物芯片和机器人等严重依赖半导体的产业产生积极影响。

自2017年9月以来,三星一直通过三星科学和技术基金会资助Kyung Rok Kim的研究。三星科学和技术基金会对有前景的科技项目提供支持。

三星已经在芯片代工业务部门验证这一技术。

兴森科30亿半导体封装产业项目落户广州科学城

兴森科30亿半导体封装产业项目落户广州科学城

6月26日,深圳市兴森快捷电路科技股份有限公司(以下简称“兴森科技”)发布公告称,公司第五届董事会第九次会议审议通过了《关于对外投资半导体封装产业项目的议案》,并于当天与广州经济技术开发区管理委员会(以下简称“广州经管委”)签署了《关于兴森科技半导体封装产业项目投资合作协议》,项目内容为半导体IC封装载板和类载板技术项目。

来源:兴森科技公告截图

据了解,该项目投资总额约30亿元,首期投资约16亿元,其中固定资产投资13.5亿元;二期投资约14亿元,其中固定资产投资12亿元(含厂房和土地回购)。

公告显示,广州经管委支持兴森科技在广州开发区发展,并推荐区属国企科学城(广州)投资集团有限公司(下称“科学城集团”)与兴森科技合作,共同投资兴森科技半导体封装产业基地项目,科学城集团出资占股项目公司约30%股权。兴森科技负责协调国家集成电路产业基金出资参与项目建设,占股比例约30%。

兴森科技承诺在广州市黄埔区、广州开发区投资该项目,在本协议签订生效之日起三个月内在广州市黄埔区、广州开发区内设立具有独立法人资格的项目公司,负责该项目的具体运作。为此,兴森科技将成立一个项目公司,注册资金为10亿元。

目前,大力发展IC载板产业,是中国摆脱国际技术封锁、实现产业升级的必经之路。受益于国内晶圆产能的扩张和封装产业占全球份额的持续增长,对IC封装基板的需求会持续提升,本土化配套的需求也会随之提升。而随着国内IC封装基板公司能力和稳定性的不断改善,以及产能的扩张,国内IC载板行业在全球市场的份额占比会逐步提升。 

兴森科技表示,IC封装基板业务是公司未来发展战略的重点方向,此次投资IC封装产业项目,有利于公司充分发挥整体资源和优势,进一步聚焦于公司核心的半导体业务,积极培育高端产品市场,使公司差异化、高端化竞争策略获得重要进展,进一步提升公司竞争力和盈利能力,形成新的利润增长点。

元件市场成长态势逐年上扬 FD-SOI技术成半导体市场重要选择

元件市场成长态势逐年上扬 FD-SOI技术成半导体市场重要选择

为求低功耗、高能效及高性价比之元件,市场逐渐开发出FD-SOI(完全空乏型硅绝缘层金氧半晶体管)结构;而FD-SOI构造主要以SOI晶圆为核心,透过传统Si芯片制程方式,进而以水平式晶体管架构,取代线宽较大(16~12nm)之FinFET元件。

进一步分析FD-SOI市占情形,在各厂商相继投入开发资源下,2018年整体元件市场规模达160亿美元,预估2019年整体市场可望达到270亿美元(年增68.6%),后续成长态势也将逐年上扬。

技术的发展演进,FD-SOI实现低功耗、高性价比之元件架构

由于半导体发展趋势,使得相同面积下试图填入更多晶体管的想法逐渐受到重视,因此衍生出微缩整体尺寸的构想,而闸极(Gate)尺寸将是微缩重点。以传统Planar元件发展来看,其闸极线宽已微缩至极限,因而需改变元件结构才能因应此要求,而立体构造的FinFET(鳍式场效晶体管)元件就在此时被开发出来。

FinFET名称主要由于元件结构以立体方式呈现,且其闸极构造如同鱼鳍一般,竖立于源极(Source)与汲极(Drain)间,作为控制元件的开关。在这样新颖结构下,虽可符合微缩尺寸之需求,但最大问题仍是闸极线宽必须在16nm以下(如12nm、10nm),才能有效控制从源极到汲极间的电流开关。

依现行元件发展情形,尽管已从传统的Planar元件推升至FinFET结构,闸极线宽仍存在一段难以使用上的尺寸区,还需有其他元件技术加以补足,而FD-SOI元件结构刚好补上此缺口,实现低功耗、高性价比、制造周期短之元件架构。

对于现行技术发展情形,依照所需元件尺寸及功能的不同,可区分为两大阵营:

精进于微缩闸极线宽之FinFET制程技术开发(如台积电、Samsung等),试图增加晶体管数量,提升整体元件工作效率;

投入FD-SOI制程技术,尝试开发出低功耗、高性价比之功能性元件。尽管两者之历史脉络有所不同、技术上各有千秋,但就元件技术发展趋势评估,两者技术仍将持续发展及并存。
 

各家大厂投入FD-SOI元件开发,看好后续市场发展

FD-SOI元件技术主要源于一种水平式晶体管结构,透过SOI晶圆(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构)方式,将最上层Si层借由制程、设计以满足所需功能,并作为元件导通层之用;而中间SiO2层,凭借于高阻值之材料特性,隔绝晶体管间不必要的寄生电容,提高元件工作效率,因此在这样的制程条件下,FD-SOI可透过传统Si芯片的机台进行加工,降低开发所需的设备成本。

依现行终端产品应用,FD-SOI元件技术将可应用于物联网IoT、车用元件与MEMS(微机电)元件等领域,目前已有Samsung、GlobalFoundries、STM等大厂相继投入制程开发上。

虽然这些产品大多可由28nm制程条件下进行量产,但随着技术进步,凭借于闸极线宽逐渐微缩的趋势带动下,将驱使制程条件朝向22nm、12nm目标迈进,甚至进一步跨入10nm制程,从而在相同面积下产生更多元件,大幅提升整体元件效率。

观察采用FD-SOI元件的发展现况,从2017年开始,STM已收到Mobileye订单需求,并运用28nm制程制造ADAS芯片;NXP也于2017年起,积极投入i.MX处理器系列的开发,并选择Samsung FD-SOI之28nm制程技术为合作伙伴。

另外,GlobalFoundries于2018年取得新创公司Arbe Robotics订单,其FD-SOI元件将使用先进的22nm制程技术,目标打造车用雷达芯片。由此可见,各家厂商在车用芯片领域,使用FD-SOI技术已成为一股风潮,后续仍看好该技术的市场发展。

重庆到2022年力争累计建成4-5条晶圆线

重庆到2022年力争累计建成4-5条晶圆线

日前,重庆市人民政府印发《重庆市推动制造业高质量发展专项行动方案(2019—2022年)》(以下简称《行动方案》),制定了到2025年基本建成链群完整、生态完备、特色明显、发展质量效益显著的国家先进制造业重镇的主要目标。

为实现目标,《行动方案》提出要巩固提升智能产业、汽车摩托车产业两大支柱产业集群,培育壮大装备产业、材料产业、生物医药产业、消费品产业、农副食品加工产业和技术服务产业集群,推动支柱产业向高端迈进。

其中,集成电路作为智能产业的重要领域之一,《行动方案》对其发展作出了详细规划,包括提出到2020年力争累计建成3条晶圆线,到2022年力争累计建成4-5条晶圆线等。

集成电路重点发展方向+重点工程

《行动方案》指出,重庆市集成电路领域需巩固提升电源管理芯片、存储芯片、驱动芯片,培育壮大先进工艺生产线、人工智能及物联网芯片、集成电路设计,研发方向包括下一代存储、宽禁带半导体、硅光集成、异质异构微系统集成。

根据《行动方案》,集成电路领域的重点发展方向涵盖了IP与设计、制造、封测、材料等各产业链关键,具体包括:

加大对集成电路相关IP、KNOW—HOW的积累、引进和保护力度,引进培育图形处理、人工智能、智能传感、汽车电子和工业互联网等领域FabLess企业,提升芯片设计供给能力。推动现有功率半导体领域IDM企业加快产能建设和新品研发,发展高端电源管理芯片。提升模拟及数模混合集成电路发展水平。聚焦大尺寸、窄线宽晶圆制造环节,与国内外集成电路龙头企业共建IDM模式为主的存储芯片生产线,继续做好国际先进工艺Foundry引进,推动MEMS、化合物半导体等多品种、小批量特殊工艺线建设。发展CSP、WLP和MCP等先进封装工艺,形成与设计、制造相匹配的封测能力。加快PCB、衬底片、靶材、电子级化学品等原材料发展,构建完整的集成电路产业链条。

此外,《行动方案》还制定了集成电路发展三大重点工程:

集成电路特色工艺及封装测试制造业创新中心建设工程:聚焦现有基础较好领域,在2019年启动集成电路特色工艺及封装测试、功率半导体等市级制造业创新中心建设,推动创建集成电路特色工艺及封装测试国家级制造业创新中心。

集成电路设计业集聚区建设工程:建设市级集成电路公共服务平台,提供EDA(电子设计自动化)工具、仿真和检测等公共服务,到2020年力争累计引进培育集成电路设计企业50家,到2022年力争累计引进培育集成电路设计企业100家。

多规格晶圆线建设工程:推动现有企业规划晶圆线尽快启动建设,加大在谈项目跟进,到2020年力争累计建成3条晶圆线、到2022年力争累计建成4—5条晶圆线。

《行动方案》提出,在本地人才培养方面要推动在渝高校与国内著名大学、科研院所、知名企业联合举办人工智能、集成电路等学院或二级学院;加快在集成电路、新能源及智能网联汽车等领域建设一批世界级、国家级和市级一流学科和国家级、市级一流专业点。

传感器+集成电路协同发展

此外,智能传感器亦为智能产业的重要领域之一。《行动方案》要求重庆加大智能传感器领域龙头企业引进力度,推动现有传感器生产企业与集成电路企业深化合作,加强基于MEMS架构的智能化产品、组件及生产工艺研发,提高传感器质量。

根据《行动方案》,重庆将重点发展车用激光雷达、毫米波雷达和位置传感器,智能终端用惯性传感器、重力感应传感器和指纹识别传感器,工业机器人用二维/三维视觉传感器、力矩传感器和碰撞传感器。

《行动方案》提出传感器+集成电路协同发展工程,要求加强MEMS与集成电路工艺共性技术和兼容性、小体积、低成本封装工艺等技术工艺研究,推动现有晶圆制造、封装测试企业开放流片及封测业务,加快传感器新品研发投放。

2022年目标突破1000亿元

近年来,重庆大力发展集成电路产业,此前已陆续出台《重庆市加快集成电路产业发展若干支持政策》、《重庆市集成电路技术创新实施方案》、《重庆市集成电路产业发展指导意见》等支持发展政策,该市集成电路产业发展思路日渐清晰。

目前,重庆已聚集了SK海力士、紫光集团、华润微电子、上海超硅等众多知名集成电路产业。据悉,重庆集成电路已安排了4个百亿级任务,目标到2022年集成电路销售收入预计突破1000亿元,其中装备材料100亿元、设计企业200亿元、封装测试300亿元、生产制造400亿元。

SOI生成方式演进,这项技术呼声最高

SOI生成方式演进,这项技术呼声最高

由于半导体发展趋势,在相同晶圆面积下填入更多晶体管,势必使线宽逐渐微缩,但尺寸微缩却有限制,其闸极线宽极限约在3~5nm间(线宽愈小则电阻值愈大),使得科学家试图找寻在不微缩线宽尺寸下,如何以相同的制程方式提升元件效率,突破摩尔定律限制,而SOI(Silicon on Insulator)硅晶绝缘体技术,即为解决方法之一。

所谓SOI技术是由Si晶圆透过特殊氧化反应,使氧化层(Buried Oxide)形成于Si层与Si晶圆间,最终产生Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构,由于SOI的半导体特性(低功耗、高性价比与低制造周期等),使得元件拥有取代线宽较大(16-12nm)之FinFET结构优势。

磊晶技术发展,无助于SOI生成上之演进

SOI的发展脉络可追朔至1960年中后期,由于半导体为了追求适当的绝缘材料作为基板,逐渐开发出以蓝宝石基板为基础而成长的Si磊晶层SOS(Silicon on Sapphire)技术,为SOI原型,但由于蓝宝石基板价格昂贵,目前已较无人使用此技术。

另一方面,日商Canon也于2000年初,针对SOI技术开发ELTRAN(Epitaxial Layer TRANsfer)成长方法,虽然SOI最上层之Si层材料可由磊晶方式成长,且条件易于控制,但整套流程需经阳极氧化(形成多孔性Si层)、磊晶、高温氧化、键结、分离蚀刻与氢气退火等步骤,过程十分繁琐,因而这项技术最后也无疾而终。

若以现阶段SOI生成技术评估,主要可分为离子布植及晶圆接合等方式进行,相关技术有以下几种:SIMOX(Separation by IMplanted OXygen)、BESOI(Bond and Etch-back SOI)与Smart-Cut等,作为后续供应现行SOI晶圆之方法。

三大SOI生成方法,以Smart-Cut技术独步群雄

以SIMOX技术为例,成长SOI方法主要透过离子布植机,将大量氧离子(O+ ions)打入Si晶圆前缘部分,再透过高温退火(1,300℃)使其产生氧化层,最终形成Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构。

该技术制作的SOI虽较容易,但由于氧离子于离子布植时,难以穿透Si晶圆达到深处,使得Si层只有约50~240nm厚度,因此后续还需经由磊晶成长方式,使Si层厚度增加,达到SOI元件所需的要求。

BESOI成长方式是先透过两片Si晶圆,经高温氧化后形成两片表面氧化层的结构(SiO2/Si Substrate),再将两片氧化层相互接合并加热(1,100℃),使其产生键结与退火,最终经CMP研磨后形成Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构。尽管Si层的厚度已较SIMOX技术相对好控制,但两片氧化层接合之键结良率,仍是SOI晶圆产能的决定关键,需大量时间研磨除去多余Si层。

而Smart-Cut技术则为法国SOITEC开发的方法,可有效加速SOI制作速率。Smart-Cut前半部分将如BESOI技术一般,先将两片Si晶圆经高温氧化形成表面氧化层,然后将其中一片的氧化层以离子布植机打入大量氢离子(H+),随后再将两片氧化层以亲水性链结(Hydrophilic Bonding)方式相互接合,并加热至400~600℃使氢离子层产生断裂,分离多余的Si层,最终经退火(1,100℃)与CMP研磨后,形成Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate结构。

借由Smart-Cut方法,确实有效缩减CMP研磨时间(经氢离子层断裂后留下之Si层变薄的缘故),但两片氧化层的接合键结良率仍是SOI决定要素,尽管如此,Smart-Cut还是能大幅提高SOI晶圆的生成速率,有效降低SOI晶圆成本,并得以驱使现行的光通讯元件、物联网与车用芯片领域加速发展。

至纯科技拟募资3.56亿元 投建半导体湿法设备及晶圆再生基地

至纯科技拟募资3.56亿元 投建半导体湿法设备及晶圆再生基地

5月7日,至纯科技发布《公开发行A股可转换公司债券预案》,拟公开发行总额不超过人民币3.56亿元的可转换公司债券,募集资金投资建设半导体湿法设备制造项目和晶圆再生基地项目。

根据可行性分析报告,半导体湿法设备制造项目计划投资总额1.8亿元,拟投入募集资金金额1.2亿元。该项目主要开展批次式半导体湿法清洗设备和单片式半导体湿法清洗设备的生产制造,建设周期为2年,达产后将实现年产批次式半导体湿法清洗设备30台,单片式半导体湿法清洗设备10台的生产能力。

据介绍,湿法清洗是芯片制造过程中最频繁的步骤,通过化学药液或去离子水去除制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、抛光残留物等物质。

晶圆再生基地项目计划投资总额为3.2亿元,拟投入募集资金金额2.36亿元,建设内容主要包括生产车间建设及设备购置。该项目主要开展再生晶圆的加工服务,建设周期为2年,达产后将实现年产12英寸硅再生晶圆168万片的产出能力。

晶圆再生是对晶圆制程所需测试片和挡控片进行回收加工,使得晶圆能循环再利用。晶圆厂为缩减成本通常会将使用过的控片、挡片委托给开展晶圆再生服务的外部公司进行加工,实现其循环再利用。

资料显示,至纯科技长期从事于提供高纯工艺系统的整体解决方案,主要产品广泛应用于泛半导体产业。2015年,至纯科技开始湿法工艺设备的研发,并于2017年成立半导体湿法事业部,致力于打造高端湿法设备制造开发平台。

至纯科技分析认为,我国不断新建并逐步投产的晶圆厂拉动了对半导体清洗设备需求的强劲增长,该市场规模存在着广阔的发展空间;基于降低不必要的损耗以及减少运输在途时间考虑,晶圆厂通常优先选择本地供应商,进一步刺激了国内晶圆再生市场的持续增长,我国晶圆再生的市场规模亦较为可观。

由于缺乏相关工艺技术,目前半导体湿法设备制造及晶圆再生的国产化率较低,产业替代市场空间广阔。随着国家对半导体产业发展的各项政策顺利落地实施,越来越多资本将逐渐参与到半导体湿法设备制造及晶圆再生服务领域,弥补市场空缺。

出资3225万欧元,晶方科技完成荷兰晶圆级光学公司股权收购

出资3225万欧元,晶方科技完成荷兰晶圆级光学公司股权收购

3月9日,晶方科技发布“关于晶方产业投资基金对外投资进展公告”,称近日公司收到晶方光电通知,晶方光电与荷兰Anteryon公司及其股东已完成收购协议的签署、资金与股权的交割等相关事宜。

晶方光电整体出资3,225万欧元收购荷兰Anteryon公司,并取得Anteryon公司73%的股权。

据悉,Anteryon公司为全球领先的晶圆级光学组件设计、制造公司,具备完整的设计和实现晶圆级高折射、高精度、高集成度、高可靠性的微型尺寸光学器件能力,其技术在目前深度识别、潜望式光路、衍射器件和微镜头阵列等方面有重要用途。

本次晶方产业基金收购Anteryon公司73%股权后,其拥有的核心半导体制造技术、材料和量产能力与晶方科技现有传感器业务、市场可形成良好的产业互补,协同效应显著,有利于公司的产业链延伸与布局,并通过获得传感器发展所需的核心技术与制造能力,快速有效进入智慧物联网、自动驾驶、虚拟及增强现实、医疗和智能制造相关的新兴应用领域,取得新的业务机会与利润增长点。

协鑫徐州大晶圆项目恢复开工,9月测试产品送样

协鑫徐州大晶圆项目恢复开工,9月测试产品送样

近日,徐州日报报道,协鑫徐州大晶圆项目从正月初五开始,工厂恢复开工。

据悉,为保证工程进度,工厂年前约安排了200人坚守到大年三十放假,春节期间工地也有十余人值班。

按照项目进度,今年5月将搬入拉晶炉,8月工艺调试完成,9月测试产品送样。

协鑫徐州大晶圆项目总投资为150亿元,一期投资为94.5亿元,建筑面积43.9万平方米。

作为徐州市与徐州经开区重点产业项目,协鑫大晶圆项目将建设200万片/月半导体长晶体、30万片/月8英寸半导体大硅片、50万片/月12英寸大硅片和半导体辅材生产配套基地项目。

项目建成后,徐州将成为全国最大的半导体材料生产基地,对我国半导体制造业提供关键原材料支撑。