半導體材料演進歷程
第一代材料是硅(Si),大家通俗理解的硅谷,就是第一代半導體的產業園。
第二代材料是砷化鎵(GaAs),為4G時代而生,目前的大部分通信設備的材料。
第三代材料目前比較成熟的有碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等,未來5G時代的標配。
第三代半導體是5G、人工智能、工業互聯網等多個“新基建”產業的重要材料,同時也是世界各國半導體研究領域的熱點。
根據《2020年第三代功率半導體報告》所統計,到2020年底,全球SiC 和GaN功率半導體的銷售收入預計將從2018年的5．71億美元增至8．54億美元。
未來十年的年均兩位數增長率,到2029年將超過50億美元。
韓國政府出手欲搶占先進功率半導體市場先機
近日,韓國政府發布了一份先進功率半導體研發和產能提升計劃。
目前韓國國內市場規模約為20億美元,由于缺乏技術和專利,90%以上的市場需求依賴進口。
韓國政府計劃到2025年將市場競爭力提升到全球水平,以便到那一年韓國至少有5種先進的功率半導體產品上市。
政府計劃積極支持研發和基礎設施建設,以搶占仍處于早期階段的下一代功率半導體市場,并建立一個堅實的產業生態系統。
如此一來,韓國加入美國、中國和日本等國家的行列,均宣布促進本土芯片產業發展的政策,包括功率半導體的制造。
致力于SiC、GaN、Ga2O3三種材料的應用技術和技術,克服硅酮材料的局限性,協助國內企業的材料和芯片研發工作。
韓國產業通商資源部在一份聲明中表示,將與韓國國內的代工廠建立6 - 8英寸的制造工藝,以擴大相關的代工服務。
韓國無線通信設備半導體企業RFHIC(艾爾福)被選定為課題牽頭企業,SK Siltron將參與SiC基板/GaN樹脂的制作,LIG nex1負責系統的驗證,韓國電子通信研究院(ETRI)的半導體工廠將被用來進行GaN MMIC的制作。
而在早前4月1日,韓國政府曾召開會議,發表了“下一代功率半導體技術開發及產能擴充方案”,宣布將正式培育下一代功率半導體技術。
韓國近年來在第三代半導體方面動作頻頻
2000年韓國制訂了GaN開發計劃,政府在2004～2008年投入4．72億美元,企業投入7．36億美元以支持韓國進行光電子產業發展,使韓國成為亞洲最大的光電子器件生產國。
2009年韓國發布《綠色成長國家戰略》,全力發展環保節能產業,并致力于使得該產業成為韓國經濟增長的主要動力之一。
2010—2012年間投入約4500萬美金以推動MOCVD機臺實現國產化、引進制程自動化系統并開發高速封裝、監測設備。
韓國圍繞Si基GaN和SiC器件啟動功率電子國家項目,同時重點圍繞高純SiC粉末制備、高純SiC多晶陶瓷、高質量SiC單晶生長、高質量SiC外延材料生長4個方向,開展了國家研發項目。
韓國產業通商資源部(MOTIE)舉辦研討會,為了強化系統半導體的競爭力,產、官、學三界聯手投資4645億韓元(4．15億美元),開發低能源、超輕量和超高速的半導體芯片。
這當中1326億韓元用于開發先進超輕量傳感器、837億韓元投入低耗能的SiC功率半導體,47億韓元投資超高速存儲器和系統整合設計技術。
2021年,韓國政府對第三代半導體的發展越來越重視,僅是這三年便實施了多項舉措,特別是在汽車半導體、5G領域。
最近更是傳出三星有意收購一家汽車半導體大廠,目標可能包括恩智浦,德州儀器,微芯和亞德諾等公司。
韓國正在向歐美日巨頭發起沖擊
X-band “氮化鎵”半導體超高頻率集成電路(MMIC)是安裝在韓國戰斗機(KF-X)上的雷達核心配件。
除X-band外,課題還將擴大到Ku-band、Ka-band等,該技術也適用于擴展到28千兆(GHz)的5G通信設備及衛星通信。
曾經的韓國通過在存儲領域的血拼,為其半導體產業的發展打下了基礎。以三星、SK海力士等為代表的韓國半導體廠商在此間成長了起來,并在全球半導體產業鏈中扮演著重要的角色。
而隨著5G、人工智能時代的來臨,在新的應用場景的推動下,全球半導體格局面臨著可能會發生變化的情況。
在新的半導體市場競爭之下,韓國半導體產業正在試圖減輕對存儲產品的依賴,向其他領域進行進軍,以擴大其在半導體領域的影響力。
國內第三代半導體緊跟步伐
據集邦咨詢指出,因疫情趨緩所帶動5G基站射頻前端、手機充電器及車用能源等需求逐步提升,預期2021年GaN通訊及功率器件營收分別為6．8億和6100萬美元,年增30．8%及90．6%,SiC器件功率領域營收可達6．8億美元,年增32%。
第三代半導體是未來各地搶占電動車、新能源,甚至國防、太空優勢,不能忽視的關鍵技術,誰在這個領域領先,誰就能在這個領域勝出,有機會成為下一個臺積電。
日前,阿里巴巴達摩院預測了2021年科技趨勢,其中位列第一的是以氮化鎵和碳化硅為代表的第三代半導體將迎來應用大爆發。
國家2030計劃和“十四五”國家研發計劃已明確第三代半導體是重要發展方向。
計劃在2021-2025年期間,舉全國之力,在教育、科研、開發、融資、應用等等各個方面,大力支持發展第三代半導體產業,以期實現技術與生產獨立,自給自足,不再受制于外部限制。
以碳化硅為代表的第三代半導體開始逐漸受到市場的重視,國際上已形成完整的覆蓋材料,器件,模塊和應用等環節的產業鏈,全球新一輪的產業升級已經開始。
