标簽：晶圓

北京時間7月17日消息，韓國(guó)一個科研團隊已成(chéng)功在大尺寸晶圓上成(chéng)功實現了一種(zhǒng)更節能(néng)的三元金屬氧化物半導體。

韓國(guó)蔚山科學(xué)技術大學(xué)電子和計算機工程系教授Kyung Rok Kim及其團隊，成(chéng)功開(kāi)發(fā)了一種(zhǒng)根據三進(jìn)制邏輯系統而非現有二進(jìn)制邏輯系統運行的半導體。這(zhè)一研究的論文發(fā)表在《自然·電子學(xué)》上。

該科研團隊表示，利用由0、1、2組成(chéng)的三進(jìn)制系統，減少了半導體需要處理的信息數量，提高信息處理速度，從而降低能(néng)耗。它還(hái)有助于進(jìn)一步減小芯片尺寸。

例如，利用二進(jìn)制表示128這(zhè)個數，需要8“位”數據；利用三進(jìn)制則隻需要5“位”數據。

電流洩露是進(jìn)一步減小芯片尺寸的一個主要障礙。在較小的空間内封裝更多電路，會使隧道(dào)效應更嚴重，增加洩露的電流，也意味着設備會消耗更多電能(néng)。

Kyung Rok Kim表示，如果這(zhè)一半導體技術商業化，這(zhè)不但标志着芯片産業發(fā)生根本性轉變，也將(jiāng)對(duì)人工智能(néng)、無人駕駛汽車、物聯網、生物芯片和機器人等嚴重依賴半導體的産業産生積極影響。

自2017年9月以來，三星一直通過(guò)三星科學(xué)和技術基金會資助Kyung Rok Kim的研究。三星科學(xué)和技術基金會對(duì)有前景的科技項目提供支持。

三星已經(jīng)在芯片代工業務部門驗證這(zhè)一技術。

爲求低功耗、高能(néng)效及高性價比之元件，市場逐漸開(kāi)發(fā)出FD-SOI(完全空乏型矽絕緣層金氧半晶體管)結構；而FD-SOI構造主要以SOI晶圓爲核心，透過(guò)傳統Si芯片制程方式，進(jìn)而以水平式晶體管架構，取代線寬較大(16～12nm)之FinFET元件。

進(jìn)一步分析FD-SOI市占情形，在各廠商相繼投入開(kāi)發(fā)資源下，2018年整體元件市場規模達160億美元，預估2019年整體市場可望達到270億美元(年增68.6%)，後(hòu)續成(chéng)長(cháng)态勢也將(jiāng)逐年上揚。

技術的發(fā)展演進(jìn)，FD-SOI實現低功耗、高性價比之元件架構

由于半導體發(fā)展趨勢，使得相同面(miàn)積下試圖填入更多晶體管的想法逐漸受到重視，因此衍生出微縮整體尺寸的構想，而閘極(Gate)尺寸將(jiāng)是微縮重點。以傳統Planar元件發(fā)展來看，其閘極線寬已微縮至極限，因而需改變元件結構才能(néng)因應此要求，而立體構造的FinFET(鳍式場效晶體管)元件就在此時被開(kāi)發(fā)出來。

FinFET名稱主要由于元件結構以立體方式呈現，且其閘極構造如同魚鳍一般，豎立于源極(Source)與汲極(Drain)間，作爲控制元件的開(kāi)關。在這(zhè)樣新穎結構下，雖可符合微縮尺寸之需求，但最大問題仍是閘極線寬必須在16nm以下(如12nm、10nm)，才能(néng)有效控制從源極到汲極間的電流開(kāi)關。

依現行元件發(fā)展情形，盡管已從傳統的Planar元件推升至FinFET結構，閘極線寬仍存在一段難以使用上的尺寸區，還(hái)需有其他元件技術加以補足，而FD-SOI元件結構剛好(hǎo)補上此缺口，實現低功耗、高性價比、制造周期短之元件架構。

對(duì)于現行技術發(fā)展情形，依照所需元件尺寸及功能(néng)的不同，可區分爲兩(liǎng)大陣營：

精進(jìn)于微縮閘極線寬之FinFET制程技術開(kāi)發(fā)(如台積電、Samsung等)，試圖增加晶體管數量，提升整體元件工作效率；

投入FD-SOI制程技術，嘗試開(kāi)發(fā)出低功耗、高性價比之功能(néng)性元件。盡管兩(liǎng)者之曆史脈絡有所不同、技術上各有千秋，但就元件技術發(fā)展趨勢評估，兩(liǎng)者技術仍將(jiāng)持續發(fā)展及并存。
 

各家大廠投入FD-SOI元件開(kāi)發(fā)，看好(hǎo)後(hòu)續市場發(fā)展

FD-SOI元件技術主要源于一種(zhǒng)水平式晶體管結構，透過(guò)SOI晶圓(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結構)方式，將(jiāng)最上層Si層借由制程、設計以滿足所需功能(néng)，并作爲元件導通層之用；而中間SiO2層，憑借于高阻值之材料特性，隔絕晶體管間不必要的寄生電容，提高元件工作效率，因此在這(zhè)樣的制程條件下，FD-SOI可透過(guò)傳統Si芯片的機台進(jìn)行加工，降低開(kāi)發(fā)所需的設備成(chéng)本。

依現行終端産品應用，FD-SOI元件技術將(jiāng)可應用于物聯網IoT、車用元件與MEMS(微機電)元件等領域，目前已有Samsung、GlobalFoundries、STM等大廠相繼投入制程開(kāi)發(fā)上。

雖然這(zhè)些産品大多可由28nm制程條件下進(jìn)行量産，但随着技術進(jìn)步，憑借于閘極線寬逐漸微縮的趨勢帶動下，將(jiāng)驅使制程條件朝向(xiàng)22nm、12nm目标邁進(jìn)，甚至進(jìn)一步跨入10nm制程，從而在相同面(miàn)積下産生更多元件，大幅提升整體元件效率。

觀察采用FD-SOI元件的發(fā)展現況，從2017年開(kāi)始，STM已收到Mobileye訂單需求，并運用28nm制程制造ADAS芯片；NXP也于2017年起(qǐ)，積極投入i.MX處理器系列的開(kāi)發(fā)，并選擇Samsung FD-SOI之28nm制程技術爲合作夥伴。

另外，GlobalFoundries于2018年取得新創公司Arbe Robotics訂單，其FD-SOI元件將(jiāng)使用先進(jìn)的22nm制程技術，目标打造車用雷達芯片。由此可見，各家廠商在車用芯片領域，使用FD-SOI技術已成(chéng)爲一股風潮，後(hòu)續仍看好(hǎo)該技術的市場發(fā)展。

日前，重慶市人民政府印發(fā)《重慶市推動制造業高質量發(fā)展專項行動方案（2019—2022年）》（以下簡稱《行動方案》），制定了到2025年基本建成(chéng)鏈群完整、生态完備、特色明顯、發(fā)展質量效益顯著的國(guó)家先進(jìn)制造業重鎮的主要目标。

爲實現目标，《行動方案》提出要鞏固提升智能(néng)産業、汽車摩托車産業兩(liǎng)大支柱産業集群，培育壯大裝備産業、材料産業、生物醫藥産業、消費品産業、農副食品加工産業和技術服務産業集群，推動支柱産業向(xiàng)高端邁進(jìn)。

其中，集成(chéng)電路作爲智能(néng)産業的重要領域之一，《行動方案》對(duì)其發(fā)展作出了詳細規劃，包括提出到2020年力争累計建成(chéng)3條晶圓線，到2022年力争累計建成(chéng)4-5條晶圓線等。

集成(chéng)電路重點發(fā)展方向(xiàng)+重點工程

《行動方案》指出，重慶市集成(chéng)電路領域需鞏固提升電源管理芯片、存儲芯片、驅動芯片，培育壯大先進(jìn)工藝生産線、人工智能(néng)及物聯網芯片、集成(chéng)電路設計，研發(fā)方向(xiàng)包括下一代存儲、寬禁帶半導體、矽光集成(chéng)、異質異構微系統集成(chéng)。

根據《行動方案》，集成(chéng)電路領域的重點發(fā)展方向(xiàng)涵蓋了IP與設計、制造、封測、材料等各産業鏈關鍵，具體包括：

加大對(duì)集成(chéng)電路相關IP、KNOW—HOW的積累、引進(jìn)和保護力度，引進(jìn)培育圖形處理、人工智能(néng)、智能(néng)傳感、汽車電子和工業互聯網等領域FabLess企業，提升芯片設計供給能(néng)力。推動現有功率半導體領域IDM企業加快産能(néng)建設和新品研發(fā)，發(fā)展高端電源管理芯片。提升模拟及數模混合集成(chéng)電路發(fā)展水平。聚焦大尺寸、窄線寬晶圓制造環節，與國(guó)内外集成(chéng)電路龍頭企業共建IDM模式爲主的存儲芯片生産線，繼續做好(hǎo)國(guó)際先進(jìn)工藝Foundry引進(jìn)，推動MEMS、化合物半導體等多品種(zhǒng)、小批量特殊工藝線建設。發(fā)展CSP、WLP和MCP等先進(jìn)封裝工藝，形成(chéng)與設計、制造相匹配的封測能(néng)力。加快PCB、襯底片、靶材、電子級化學(xué)品等原材料發(fā)展，構建完整的集成(chéng)電路産業鏈條。

此外，《行動方案》還(hái)制定了集成(chéng)電路發(fā)展三大重點工程：

集成(chéng)電路特色工藝及封裝測試制造業創新中心建設工程：聚焦現有基礎較好(hǎo)領域，在2019年啓動集成(chéng)電路特色工藝及封裝測試、功率半導體等市級制造業創新中心建設，推動創建集成(chéng)電路特色工藝及封裝測試國(guó)家級制造業創新中心。

集成(chéng)電路設計業集聚區建設工程：建設市級集成(chéng)電路公共服務平台，提供EDA（電子設計自動化）工具、仿真和檢測等公共服務，到2020年力争累計引進(jìn)培育集成(chéng)電路設計企業50家，到2022年力争累計引進(jìn)培育集成(chéng)電路設計企業100家。

多規格晶圓線建設工程：推動現有企業規劃晶圓線盡快啓動建設，加大在談項目跟進(jìn)，到2020年力争累計建成(chéng)3條晶圓線、到2022年力争累計建成(chéng)4—5條晶圓線。

《行動方案》提出，在本地人才培養方面(miàn)要推動在渝高校與國(guó)内著名大學(xué)、科研院所、知名企業聯合舉辦人工智能(néng)、集成(chéng)電路等學(xué)院或二級學(xué)院；加快在集成(chéng)電路、新能(néng)源及智能(néng)網聯汽車等領域建設一批世界級、國(guó)家級和市級一流學(xué)科和國(guó)家級、市級一流專業點。

傳感器+集成(chéng)電路協同發(fā)展

此外，智能(néng)傳感器亦爲智能(néng)産業的重要領域之一。《行動方案》要求重慶加大智能(néng)傳感器領域龍頭企業引進(jìn)力度，推動現有傳感器生産企業與集成(chéng)電路企業深化合作，加強基于MEMS架構的智能(néng)化産品、組件及生産工藝研發(fā)，提高傳感器質量。

根據《行動方案》，重慶將(jiāng)重點發(fā)展車用激光雷達、毫米波雷達和位置傳感器，智能(néng)終端用慣性傳感器、重力感應傳感器和指紋識别傳感器，工業機器人用二維/三維視覺傳感器、力矩傳感器和碰撞傳感器。

《行動方案》提出傳感器+集成(chéng)電路協同發(fā)展工程，要求加強MEMS與集成(chéng)電路工藝共性技術和兼容性、小體積、低成(chéng)本封裝工藝等技術工藝研究，推動現有晶圓制造、封裝測試企業開(kāi)放流片及封測業務，加快傳感器新品研發(fā)投放。

2022年目标突破1000億元

近年來，重慶大力發(fā)展集成(chéng)電路産業，此前已陸續出台《重慶市加快集成(chéng)電路産業發(fā)展若幹支持政策》、《重慶市集成(chéng)電路技術創新實施方案》、《重慶市集成(chéng)電路産業發(fā)展指導意見》等支持發(fā)展政策，該市集成(chéng)電路産業發(fā)展思路日漸清晰。

目前，重慶已聚集了SK海力士、紫光集團、華潤微電子、上海超矽等衆多知名集成(chéng)電路産業。據悉，重慶集成(chéng)電路已安排了4個百億級任務，目标到2022年集成(chéng)電路銷售收入預計突破1000億元，其中裝備材料100億元、設計企業200億元、封裝測試300億元、生産制造400億元。

由于半導體發(fā)展趨勢，在相同晶圓面(miàn)積下填入更多晶體管，勢必使線寬逐漸微縮，但尺寸微縮卻有限制，其閘極線寬極限約在3～5nm間(線寬愈小則電阻值愈大)，使得科學(xué)家試圖找尋在不微縮線寬尺寸下，如何以相同的制程方式提升元件效率，突破摩爾定律限制，而SOI(Silicon on Insulator)矽晶絕緣體技術，即爲解決方法之一。

所謂SOI技術是由Si晶圓透過(guò)特殊氧化反應，使氧化層(Buried Oxide)形成(chéng)于Si層與Si晶圓間，最終産生Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結構，由于SOI的半導體特性(低功耗、高性價比與低制造周期等)，使得元件擁有取代線寬較大(16-12nm)之FinFET結構優勢。

磊晶技術發(fā)展，無助于SOI生成(chéng)上之演進(jìn)

SOI的發(fā)展脈絡可追朔至1960年中後(hòu)期，由于半導體爲了追求适當的絕緣材料作爲基闆，逐漸開(kāi)發(fā)出以藍寶石基闆爲基礎而成(chéng)長(cháng)的Si磊晶層SOS(Silicon on Sapphire)技術，爲SOI原型，但由于藍寶石基闆價格昂貴，目前已較無人使用此技術。

另一方面(miàn)，日商Canon也于2000年初，針對(duì)SOI技術開(kāi)發(fā)ELTRAN(Epitaxial Layer TRANsfer)成(chéng)長(cháng)方法，雖然SOI最上層之Si層材料可由磊晶方式成(chéng)長(cháng)，且條件易于控制，但整套流程需經(jīng)陽極氧化(形成(chéng)多孔性Si層)、磊晶、高溫氧化、鍵結、分離蝕刻與氫氣退火等步驟，過(guò)程十分繁瑣，因而這(zhè)項技術最後(hòu)也無疾而終。

若以現階段SOI生成(chéng)技術評估，主要可分爲離子布植及晶圓接合等方式進(jìn)行，相關技術有以下幾種(zhǒng)：SIMOX(Separation by IMplanted OXygen)、BESOI(Bond and Etch-back SOI)與Smart-Cut等，作爲後(hòu)續供應現行SOI晶圓之方法。

三大SOI生成(chéng)方法，以Smart-Cut技術獨步群雄

以SIMOX技術爲例，成(chéng)長(cháng)SOI方法主要透過(guò)離子布植機，將(jiāng)大量氧離子(O+ ions)打入Si晶圓前緣部分，再透過(guò)高溫退火(1,300℃)使其産生氧化層，最終形成(chéng)Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結構。

該技術制作的SOI雖較容易，但由于氧離子于離子布植時，難以穿透Si晶圓達到深處，使得Si層隻有約50～240nm厚度，因此後(hòu)續還(hái)需經(jīng)由磊晶成(chéng)長(cháng)方式，使Si層厚度增加，達到SOI元件所需的要求。

BESOI成(chéng)長(cháng)方式是先透過(guò)兩(liǎng)片Si晶圓，經(jīng)高溫氧化後(hòu)形成(chéng)兩(liǎng)片表面(miàn)氧化層的結構(SiO2/Si Substrate)，再將(jiāng)兩(liǎng)片氧化層相互接合并加熱(1,100℃)，使其産生鍵結與退火，最終經(jīng)CMP研磨後(hòu)形成(chéng)Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結構。盡管Si層的厚度已較SIMOX技術相對(duì)好(hǎo)控制，但兩(liǎng)片氧化層接合之鍵結良率，仍是SOI晶圓産能(néng)的決定關鍵，需大量時間研磨除去多餘Si層。

而Smart-Cut技術則爲法國(guó)SOITEC開(kāi)發(fā)的方法，可有效加速SOI制作速率。Smart-Cut前半部分將(jiāng)如BESOI技術一般，先將(jiāng)兩(liǎng)片Si晶圓經(jīng)高溫氧化形成(chéng)表面(miàn)氧化層，然後(hòu)將(jiāng)其中一片的氧化層以離子布植機打入大量氫離子(H+)，随後(hòu)再將(jiāng)兩(liǎng)片氧化層以親水性鏈結(Hydrophilic Bonding)方式相互接合，并加熱至400～600℃使氫離子層産生斷裂，分離多餘的Si層，最終經(jīng)退火(1,100℃)與CMP研磨後(hòu)，形成(chéng)Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate結構。

借由Smart-Cut方法，确實有效縮減CMP研磨時間(經(jīng)氫離子層斷裂後(hòu)留下之Si層變薄的緣故)，但兩(liǎng)片氧化層的接合鍵結良率仍是SOI決定要素，盡管如此，Smart-Cut還(hái)是能(néng)大幅提高SOI晶圓的生成(chéng)速率，有效降低SOI晶圓成(chéng)本，并得以驅使現行的光通訊元件、物聯網與車用芯片領域加速發(fā)展。

5月7日，至純科技發(fā)布《公開(kāi)發(fā)行A股可轉換公司債券預案》，拟公開(kāi)發(fā)行總額不超過(guò)人民币3.56億元的可轉換公司債券，募集資金投資建設半導體濕法設備制造項目和晶圓再生基地項目。

根據可行性分析報告，半導體濕法設備制造項目計劃投資總額1.8億元，拟投入募集資金金額1.2億元。該項目主要開(kāi)展批次式半導體濕法清洗設備和單片式半導體濕法清洗設備的生産制造，建設周期爲2年，達産後(hòu)將(jiāng)實現年産批次式半導體濕法清洗設備30台，單片式半導體濕法清洗設備10台的生産能(néng)力。

據介紹，濕法清洗是芯片制造過(guò)程中最頻繁的步驟，通過(guò)化學(xué)藥液或去離子水去除制造過(guò)程中的顆粒、自然氧化層、有機物、金屬污染、抛光殘留物等物質。

晶圓再生基地項目計劃投資總額爲3.2億元，拟投入募集資金金額2.36億元，建設内容主要包括生産車間建設及設備購置。該項目主要開(kāi)展再生晶圓的加工服務，建設周期爲2年，達産後(hòu)將(jiāng)實現年産12英寸矽再生晶圓168萬片的産出能(néng)力。

晶圓再生是對(duì)晶圓制程所需測試片和擋控片進(jìn)行回收加工，使得晶圓能(néng)循環再利用。晶圓廠爲縮減成(chéng)本通常會將(jiāng)使用過(guò)的控片、擋片委托給開(kāi)展晶圓再生服務的外部公司進(jìn)行加工，實現其循環再利用。

資料顯示，至純科技長(cháng)期從事(shì)于提供高純工藝系統的整體解決方案，主要産品廣泛應用于泛半導體産業。2015年，至純科技開(kāi)始濕法工藝設備的研發(fā)，并于2017年成(chéng)立半導體濕法事(shì)業部，緻力于打造高端濕法設備制造開(kāi)發(fā)平台。

至純科技分析認爲，我國(guó)不斷新建并逐步投産的晶圓廠拉動了對(duì)半導體清洗設備需求的強勁增長(cháng)，該市場規模存在着廣闊的發(fā)展空間；基于降低不必要的損耗以及減少運輸在途時間考慮，晶圓廠通常優先選擇本地供應商，進(jìn)一步刺激了國(guó)内晶圓再生市場的持續增長(cháng)，我國(guó)晶圓再生的市場規模亦較爲可觀。

由于缺乏相關工藝技術，目前半導體濕法設備制造及晶圓再生的國(guó)産化率較低，産業替代市場空間廣闊。随着國(guó)家對(duì)半導體産業發(fā)展的各項政策順利落地實施，越來越多資本將(jiāng)逐漸參與到半導體濕法設備制造及晶圓再生服務領域，彌補市場空缺。

3月9日，晶方科技發(fā)布“關于晶方産業投資基金對(duì)外投資進(jìn)展公告”，稱近日公司收到晶方光電通知，晶方光電與荷蘭Anteryon公司及其股東已完成(chéng)收購協議的簽署、資金與股權的交割等相關事(shì)宜。

晶方光電整體出資3,225萬歐元收購荷蘭Anteryon公司，并取得Anteryon公司73%的股權。

據悉，Anteryon公司爲全球領先的晶圓級光學(xué)組件設計、制造公司，具備完整的設計和實現晶圓級高折射、高精度、高集成(chéng)度、高可靠性的微型尺寸光學(xué)器件能(néng)力，其技術在目前深度識别、潛望式光路、衍射器件和微鏡頭陣列等方面(miàn)有重要用途。

本次晶方産業基金收購Anteryon公司73%股權後(hòu)，其擁有的核心半導體制造技術、材料和量産能(néng)力與晶方科技現有傳感器業務、市場可形成(chéng)良好(hǎo)的産業互補，協同效應顯著，有利于公司的産業鏈延伸與布局，并通過(guò)獲得傳感器發(fā)展所需的核心技術與制造能(néng)力，快速有效進(jìn)入智慧物聯網、自動駕駛、虛拟及增強現實、醫療和智能(néng)制造相關的新興應用領域，取得新的業務機會與利潤增長(cháng)點。

近日，徐州日報報道(dào)，協鑫徐州大晶圓項目從正月初五開(kāi)始，工廠恢複開(kāi)工。

據悉，爲保證工程進(jìn)度，工廠年前約安排了200人堅守到大年三十放假，春節期間工地也有十餘人值班。

按照項目進(jìn)度，今年5月將(jiāng)搬入拉晶爐，8月工藝調試完成(chéng)，9月測試産品送樣。

協鑫徐州大晶圓項目總投資爲150億元，一期投資爲94.5億元，建築面(miàn)積43.9萬平方米。

作爲徐州市與徐州經(jīng)開(kāi)區重點産業項目，協鑫大晶圓項目將(jiāng)建設200萬片/月半導體長(cháng)晶體、30萬片/月8英寸半導體大矽片、50萬片/月12英寸大矽片和半導體輔材生産配套基地項目。

項目建成(chéng)後(hòu)，徐州將(jiāng)成(chéng)爲全國(guó)最大的半導體材料生産基地，對(duì)我國(guó)半導體制造業提供關鍵原材料支撐。