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SEMI 化合物半导体产业国际论坛赋能产业发展

来源:SEMI中国    2024-06-14
6月13日,SEMI 化合物半导体产业国际论坛在美丽的海滨城市青岛圆满举办,近300位来自全球的专业人士参加了此次论坛,共同探讨化合物半导体产业发展的机遇和挑战。

6月13日,SEMI 化合物半导体产业国际论坛在美丽的海滨城市青岛圆满举办,近300位来自全球的专业人士参加了此次论坛,共同探讨化合物半导体产业发展的机遇和挑战。

论坛上午场由京东方华灿光电股份有限公司副总裁王江波先生主持。

SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙先生在致辞中对各位与会嘉宾表示热烈的欢迎。他表示,化合物半导体具有高度的应用潜力,包括碳化硅、氮化镓等第三代半导体产品,在新能源车、储能、信息通信、光电子等领域都有广泛的应用前景。在过去数年快速发展之下,中国化合物半导体已基本形成完整的产业链,国内领先企业已经具有了不错的设计制造技术及市场竞争能力,占据了一定的市场份额,过去几年的进步也证明了中国企业已经具备名列全球前列数一数二的能力。

SEMI中国化合物半导体平台已服务产业近十年,平台具备三方面的特征。第一,全产业链。涵盖设计、制造、封测、设备材料、零部件及应用。第二,全方位。包括技术、市场以及行业标准,SEMI中国化合物半导体标准技术委员会春季会议也同期在青岛顺利召开。三,全球化。涵盖国际厂商及本土企业互相交流合作。这也是我们这个论坛能够赋能产业发展的意义所在。

居龙提到,感谢产业界的支持,今年的SEMICON China观众人数达到了16万的新高。今年是令人欢欣鼓舞的甲辰龙年,希望如画面中“祥龙吐珠”的寓意,给在座各位带来吉祥幸福、平安喜乐,也象征着产业界同仁坚韧不拔、不屈不挠、奋发向上的精神,更象征着产业将迎来新的技术、市场和机遇以及挑战。

居龙从宏观视角分析了全球半导体产业发展趋势。他指出,去年半导体产业经历了下行周期,产业下滑约11%,预计今年半导体销售额将增长约15%,达到6000亿美金,2030年前后有望实现一万亿美元里程碑。在半导体销售额迈向万亿美元的征途中,产业迎来了新技术、新市场、新机遇、新增长,尤其是AI及其驱动的新智能应用、AI PC和AI手机、新能源汽车及工业应用等新兴产业。同时产业也面临着许多前所未有的艰巨挑战,包括全球供应链重整、可持续发展、人才短缺等。前方道路是曲折的,产业复苏时更要安不忘虞,常备不懈。正所谓“繁花似锦乘势上,创新高地前路遥”,居龙借此与产业人士共勉。

工业与信息化部中小企业发展促进中心,专精特新服务处副处长柯贻文在致辞中表示,以第三代半导体为代表的化合物半导体,在我们全球高新技术产业发展中发挥着至关重要的作用,是我国重构全球半导体产业竞争的一个风口。在政府大力支持,社会各界共同努力下,我国化合物半导体产业规模快速发展,技术水平稳步提升,产品结构不断优化,企业竞争力显著增强。当前国内市场增速较快,需求旺盛,化合物半导体在消费领域,新能源、汽车、移动通讯等等相关领域具有广阔的应用前景,尤其是在新能源、汽车、光伏、大数据中心等等领域,我国化合物半导体产业有机会形成具有国际竞争力的产业体系。

俄罗斯国家工程院外籍院士、中国国家特聘专家李伟博士在《共谋产业机遇,共话化合物半导体发展趋势》主题演讲中介绍了半导体材料的代次演化,与前两代半导体材料相比,第三代第四代半导体材料禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优越性质,使得其高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强。凭借极优越的性能和巨大的市场前景,第三代第四代半导体材料正在成为全球半导体市场争夺的焦点。化合物半导体相比硅而言,更具备高频、抗辐射、电子迁移速率快、耐高温、低噪声、高效率及低耗电等优势,是手机、通讯、汽车电子、电力、航天军工等行业不可或缺的组件,市场潜力巨大。李伟博士还详细介绍了化合物半导体的技术特色以及在光伏上的应用,他还比较了化合物半导体芯片生产线与硅芯片的成本,建一条6英寸的化合物半导体芯片生产线大概投资15亿人民币左右,而建一条12英寸28nm以下的硅芯片生产线需要上百亿人民币。氧化镓在低压市场、中压市场和高压市场都有很大的应用潜力,美国预测氧化镓市场预测在2030年为15.42亿美元以上,日本预测在2030年氧化镓将取代50%的碳化硅和60%的氮化镓。然而,氧化镓市场化发展痛点是单晶成本高,严重制约氧化镓的产业化进程。李伟博士介绍了其氧化镓最新研发成果和突破,新的氧化镓晶圆制作方法可以期望氧化镓晶圆的成本降到碳化硅的1/3。

北京特思迪半导体设备有限公司CEO刘泳沣先生在题为《抛光技术在化合物半导体制造的应用》的主题演讲中介绍了抛光工艺和设备,在半导体制造的环节上,主要有衬底材料抛光、介质层CMP抛光以及晶圆减薄后抛光三大应用场景。在碳化硅衬底材料抛光方面,市场主流产品为6英寸,目前国内多家企业发布8寸碳化硅,有小批量出货,国外小批量量产8寸碳化硅。他认为,8寸SiC衬底双面路线依旧可行,但需关注Bow\Warp,且需要更大盘径、更大游星轮的双面设备。他指出,氮化镓和碳化硅在成为电力电子产品的主要参与者之前,仍需要开展更多的研发和推进工作,其中适合量产的磨抛工艺亦是亟需开发探索推进的一部分。所有的半导体衬底材料都需要经过抛光,根据不同材料的特性,以及产业化的不同阶段,选择合适的抛光工艺和设备尤为重要。

河北同光半导体股份有限公司副总工程师崔景光先生在题为《8英寸碳化硅衬底制备技术及发展趋势》的主题演讲中指出发展8英寸碳化硅衬底的必要性。他介绍了碳化硅 SiC耐高温、耐高压、抗辐射的特点及应用领域,他指出,大尺寸衬底可以改善产品性能、提高生产效率、降低成本、促进技术创新、扩大市场应用,发展大尺寸衬底是SiC制造业的重要战略。他还就8英寸单晶碳化硅衬底制备技术展开讨论,包括低缺陷密度SiC单晶生长技术、大尺寸SiC衬底切割技术、大尺寸SiC衬底磨抛技术、大尺寸SiC衬底自动化升级等。他认为,建立一个全自主产线需要国产设备升级、高端耗材匹配以及自主技术创新三方面共同努力。

Semilab光学测量技术部副经理Peter Basa博士在题为《增强型傅里叶变换红外光谱在SiC多层膜全面表征中的应用》的主题演讲中介绍了FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)的基本原理,基于迈克尔逊干涉仪的傅立叶变换红外光谱(FTIR)是一种用于EPI厚度监测的非接触、无损测量技术。他还就SiC EPI厚度测量的干涉图分析、FFT分析、光学建模这三种不同的分析方法做了详细的讲解。SiC外延结构在层厚度、掺杂剂浓度和层数有不同,找到合适的分析方法非常重要。

北京青禾晶元半导体科技有限责任公司董事长&总经理母凤文博士在题为《半导体先进键合集成技术与应用》的主题演讲中阐述了键合技术应用、趋势和挑战。他指出,键合技术和光刻技术是超越摩尔定律的支柱,键合技术在先进封装、功率器件、射频器件、CIS、传感器、异质融合等领域越来越重要。展望未来,他指出,希望通过键合技术来推动材料融合、器件融合,最终推动应用融合。材料融合方面,通过同代际融合&跨代际融合,衍生新材料体系;器件融合方面,通过关键技术实现更好的性能突破,实现更强大系统;应用融合定义末来,应用领域覆盖新能源车、通讯、光伏、显示、电力、轨道交通等。

论坛下午场由株洲中车时代电气股份有限公司,副总工程师刘国友先生主持。

长飞先进半导体有限公司总监韩商标先生在题为《碳化硅产业技术介绍以及关键工艺设备分析》的主题演讲中分享了对碳化硅产业的见解。他对比了SiC和Si的材料特性和器件性能,新能源汽车、光伏、储能、充电桩等为SiC当前核心替代领域,而电力电网、轨交、航空等是SiC器件远期渗透领域。他指出,在当前绿色发展的主题下,引入新能源、提高能源使用效率,SiC都有着举足轻重的作用。VT和比导通电阻是SiC MOS制造关键工艺的主要关注点,碳化硅工艺制造流程和Si基本相似,但是在薄膜注入以及金属工艺根据材料特性有进行不同工艺设计。他还就SiC制造的关键工艺,包括栅氧、高温离子注入、高温退火、外延及相应的设备进行了详细介绍。

合肥世纪金芯半导体有限公司研发部部长邱艳丽博士在题为《大尺寸碳化硅衬底生长技术的挑战与进展》的主题演讲中对碳化硅材料特性及应用、国内外8英寸衬底概况以及8寸衬底技术挑战及策略进行了介绍。碳化硅和硅的对比,主要体现在耐高压、耐高频和耐高温三个方面。她指出,碳化硅市场增长迅速,新能源汽车等产业快速发展,需求预计将呈现爆发式增长。未来8寸衬底企业逐步扩充产能及相关产业链布局,可占据市场先机。而国内8寸产业链正在加速建设,不断缩小内外的差距,市场方向可观。大尺寸晶圆技术快速发展,8英寸逐步研发及量产,SiC赛道将进入全新的竞争时代。面对诸多的挑战,全产业链涌现了不少可观的新技术、新产品、新设备等,促进了大尺寸晶圆的进一步发展。

香港科技大学(广州)助理教授陈子强博士在题为《超宽禁带氧化镓基化合物半导体》的主题演讲中介绍了氧化镓化合物的电子与结构性能以及课题组在氧化镓化合物的研究进展。氧化镓具有更宽禁带,耐超高压,大尺寸和低缺陷密度等优势,其应用器件具有高功率、低导通电阻、低损耗和多样化器件结构等优势。器件成本更低,体积更小,重量更小,也有导热率低、生产成本高昂等缺陷。他还介绍了课题组在ε-(AlxGa1-x)2O3 化合物的极化、ε-(AlxGa1-x)2O3/ε-Ga2O3 异质结构–二位电子气、临界厚度及断裂强度 – InGaO / GaO等方面的研究和进展。

青岛四方思锐智能技术有限公司应用工程师季昊博士在题为《打造第三代半导体制造关键设备-原子层沉积和离子注入》的主题演讲中介绍了GaN/SiC的ALD解决方案和SiC的离子注入解决方案。他指出,高保形、高质量的ALD沉积方式,较好地解决热氧化在3D结构上“厚度”、“电性”不一致的问题。SiC离子注入通常在高温下进行,可以最大限度地减少离子轰击对晶格的破坏,SiC难以热扩散,因此需要更高能量才能达到特定深度的注入。SiC中掺杂元素的剂量偏大,未来量产需求多种注入机型配合。SiC平面结构和沟槽结构对离子注入的需求也不同。

泰科天润半导体科技(北京)有限公司应用测试中心总监高远先生在题为《国产碳化硅产业发展的新拐点、新环境、新挑战》的主题演讲中阐述了碳化硅行业的特点。他认为,碳化硅行业具有超大规模制造、行业门槛高,重资产、重投入、周期长,运营成本高、风险大、协同要求极强,高度专业、高度集中、企业资产残值低等特点。经过四年狂飙,碳化硅行业得到快速发展,并即将进入产能过剩的拐点。当前各地政府依然热心,投资机构明显冷静,而从业者如履薄冰,扛过未来2-3年就有机会成功。他指出,国产碳化硅产业破局的关键是衬底质量提升、价格下降,SiC MOSFET经过工业(充电桩、光伏、储能)可靠性验证并优化,进入主驱应用,碳化硅产业发展需要政府、资本、企业家、工程师、客户多因素共同努力。

化合积电(厦门)半导体科技有限公司金刚石检验检测中心主任袁瑞成先生通过视频方式远程分享了《金刚石材料检测及应用可靠性分析》的主题演讲,对金刚石行业进行了介绍,他指出,“终极半导体”金刚石材料,具备优异性能,在大功率、高频、高压、高温等应用中有重要应用。他详细分析了金刚石的热学特征、光学特征和半导体特征及其相对应的产品形态和应用领域。金刚石其热导率是铜和银的五倍,最高可以达到2200W/(m.K)是自然界中热导率最高的材料之一。金刚石导热性不仅取决于微观结构和金刚石相对的纯度,还取决于晶体内部的缺陷。具有高热导率的CVD金刚石,成为功率器件热扩散衬底材料的优良选择。他还介绍了3ω法测热导率和TDTR飞秒激光时域热反射法,两种金刚石晶体热学测试法。

本次SEMI化合物半导体产业国际论坛由SEMI中国和中国中小企业国际合作协会联合主办,特思迪承办,由特思迪、盖泽半导体、优晶科技、北方华创、翼菲科技、SEMILAB、中机新材、复享、大族半导体、飞孟、思锐智能、泊松芯能空间等公司赞助。