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第三代半導體即將到來,耐威科技或將三線齊進丨億歐解案例

智慧安防芯片科創解读
億歐
張偉超
2020-02-29 · 23:43
[ 億歐导读 ] 氮化镓GaN,或將成爲第三代半導體産業新焦點。
芯片,耐威科技,第三代半導體,GaN氮化镓,mems,國家集成電路大基金 圖片來自“123RF”

近日,有著“價格屠夫”稱號的小米召開了線上新品發布會。除了沖刺高端市場的新款手機,發布會上一款不起眼的周邊産品,卻悄然開啓了一輪半導體新材料行業的盛宴。 

發布會後,小米將GaN氮化镓半導體,帶到了大衆面前。也讓其身後的衆多半導體企業受到大衆關注。耐威科技就是其中之一家從事氮化镓半導體生産的企業。 

衛星導航起家,MEMS雄起 

耐威科技于2008年在北京成立,從事慣性導航系統及衛星導航産品的研發、生産與銷售工作。經過多年發展,耐威科技形成了一套全覆蓋的導航系統業務,並于2015年在深交所上市。 

2008-2016年間,耐威科技專注導航與航空電子的業務。依靠此,耐威科技的營收與利潤一直處于平穩增長狀態。但在專注導航業務的同時,耐威科技發現,頻繁與高質量的信號傳輸都離不開MEMS。 

MEMS是指利用半導體生産工藝構造的微型器件或系統。它通常集微傳感器、信號處理和控制電路、微執行器、通訊接口和電源等部件于一體,尺寸大小通常在微米級至毫米級之間。 

MEMS可將電子系統與周圍環境有機結合在一起,微傳感器接收運動、光、熱、聲、磁等信號,信號再被轉換成能夠被電子系統識別、處理的電信號,部分MEMS器件可通過微執行器實現對外部介質的操作。

由于MEMS與原本的導航與航空電子業務高度契合,耐威科技開始著手MEMS的布局。 

2016年,耐威科技收购了全球领先的MEMS芯片制造商Silex Microsystems AB,Silex Microsystems来自瑞典,一度是世界上最大的MEMS代工廠。世界权威半导体市场研究机构Yole Development的统计数据显示,2012-2016年,Silex在全球MEMS代工厂收入中的綜合排名为第五位,2017年则超越台积电(TSMC)、索尼(SONY)前进至第三位,紧随意法半导体(ST Microelectronics)、Teledyne DALSA之后。 

Silex擁有8英寸與6英寸兩條獨立的MEMS生産線,在加速度計、陀螺儀和其他微型傳感器技術方面有深厚的積累。Silex的客戶涵蓋工業、汽車、生物醫療、通訊、消費電子等多個領域。耐威科技也因此一躍成爲MEMS芯片全球代工龍頭。 

與此同時,耐威科技的産能利用率也在不斷提高,2018年産能利用率高達98.52%。且近期瑞典産線的MEMS訂單極多,生産排期已經超過14個月短期內,耐威科技MEMS代工全球龍頭的地位無人可撼動。 

此外,耐威科技本身在MEMS制造工藝技術方面也有較深厚的積累。收購完成之後,據耐威科技2019年12月初的消息,耐威科技“8英寸MEMS國際代工線建設項目”將在2020年于北京投産,6年後達到穩定期。 

該項目目前計劃實現每月1萬片産能,預計滿産後可增加營業收入7-8億,未來有望實現每月3萬片産能。北京産線建設完成後,賽萊克斯北京將與瑞典Silex形成優勢互補。這條産線也將爲本土的MEMS傳感器企業提供重要的支持。

探索新材,三線齊進 

近兩年,耐威科技緊密圍繞物聯網和特種電子兩大産業鏈,大力發展MEMS、導航、航空電子三大核心業務。與此同時,耐威科技也在積極布局第三代半導體等潛力業務。 

第三代半導體材料及器件主要包括碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石等材料,以及在其基础上开发制造的相应器件。因其禁带宽度(Eg)大于或等于2.3电子伏特(eV),又被成为宽禁带半导体材料。 

與第一、二代半導體材料矽(Si)和砷化镓(GaAs)相比,第三代半導體材料及器件具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子速率等优点,可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求。随着5G时代的到来及物联网产业的发展,第三代半導體材料及器件即将迎来巨大的市场应用前景。 

第三代半導體行业是在硅基电力电子器件逐渐接近其理论极限值背景下,诞生的新一代电子信息技术革命的新兴行业,目前該行業還屬于初創期,各方企業幾乎都處于同一起跑線上。 

爲了與時間賽跑,耐威科技在即墨投資設立了聚能晶源公司,專注GaN外延材料的研發生長;在崂山投資設立了聚能創芯公司,專注GaN器件的開發設計。從入駐到項目建成投産,聚能晶源僅僅用了一年多的時間。 

在第三代半導體业务布局方面,耐威科技目前主要专注氮化镓(GaN)材料的生长与器件的设计领域。耐威科技已成功研制8英寸硅基氮化镓外延晶圆,且正在持续研发氮化镓器件。据了解,该材料及器件可广泛应用于5G通讯、雲計算、数据中心、新型电源等领域。一旦完成研发,将具有先发优势。 

以聚能晶源此前展示的HVA700型8英寸AlGaN/GaN-on-Si外延晶圓産品爲例。該型GaN外延晶圓具有高晶體質量、低表面粗糙度、高一致性的材料特點。同時具有低導通電阻、高耐壓的電學特性。值得一提的是,聚能晶源GaN外延晶圓具有優秀的材料可靠性,根據標准TDDB測試方法,其在標稱耐壓值下的長時有效壽命達到了10的9次方小時,處于國際業界領先水平。 

根據MarketsandMarkets預測,到2023年,功率氮化镓市場規模將達到4.23億美元,複合增長率爲93%。我國衆多企業也已開始此布局。國家集成電路産業大基金、北京集成電路産業基金也給與了大量資金支持。 

耐威科技董事长杨云春对此也充满了信心。他多次表示,公司在青岛会持续建设第三代半導體材料生产基地及器件设计中心,在规模与体量上再造一个耐威。 

新材料的发现往往比新技术的使用更为重要,如果GaN外延晶圆得以批量使用,我国在开发GaN器件时可实现高性能、高一致性、高良率、高可靠性等优势,可帮助国产替代抢占第三代半導體器件领域的竞争先机。

編輯:唐钰婷

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