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先导科技集团周国芳:化合物半导体是芯片的独门秘籍

发布时间:2023-09-23 19:57:50   来源:斯诺克直播吧

  6月17日-18日,芯谋研究承办以“南沙芯声 聚势未来”为主题的2023中国·南沙国际在广州南沙盛大召开。秉承高端、全产业链、国际化的特色,本次峰会吸引了来自半导体产业的500多位嘉宾齐聚一堂,共襄盛会。

  广东省委常委、副省长王曦,广东省政府副秘书长许典辉,广州市委常委、南沙区委书记卢一先,广州市委常委、常务副市长陈勇等政府领导;中国科学院院士许宁生,国家重大专项02专项总师、中国集成电路创新联盟秘书长叶甜春,清华大学教授魏少军,复旦大学微电子学院院长张卫等学术专家;恩智浦半导体大中华区主席李廷伟,中国区董事长孟樸,华润微电子总裁李虹,博世(中国)投资有限公司执行副总裁徐大全,东电电子中国区总裁陈捷,全球资深副总裁、亚太区总裁彭启煌,泛林集团副总裁兼中国区总裁汪挺等国际企业代表;中芯国际董事长高永岗,广发证券党委书记葛长伟,华为科学家咨询委员会主任徐文伟,浙江吉利控股集团CEO李东辉,华润微电子总裁李虹,芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民,国家创新中心董事长杨潇,广东省集成电路行业协会会长陈卫等国内企业代表出席了本次活动。

  先导科技集团有限公司副总经理周国芳在会上以《化合物半导体技术与应用》为主题发表演讲。 迄今为止,90%以上的芯片都是以硅锗等元素为基础,包括存储、CPUGPU。虽然硅基芯片就像“天下武功,唯快不破”一样,屹立不倒,但其物理性质限制了它在光电射频、功率器件上的应用,而这便是化合物半导体擅长的领域。 虽然化合物半导体一年几百亿美元的市场规模远不及一年4560亿美元的硅基芯片,但它更像是武功秘籍中的“独孤九剑”,能解决硅基芯片解决不了的问题。 化合物半导体中,第二代半导体(砷化镓GaAs、磷化铟InP)主要使用在于激光、光电、照明显示和第三代半导体(碳化硅SiC、氮化镓GaN)则主要使用在在射频和功率芯片。 以GaAs材料为例,从材料开始分为六个阶段,分别是GaAs衬底、外延、芯片、器件、模组、系统,每一阶段都有相应的玩家,顶尖玩家大多拥有垂直整合能力。 InP亦如此,从材料到衬底再到系统,住友是最具垂直整合能力的企业,是InP领域顶尖的存在,尤其在高速率光通信领域,可以说“卡住了中国人的脖子”。 化合物半导体市场增长趋势明显,现阶段有四个市场值得关注:

  一是光通信模块市场。随着生成式AI爆火,产生了海量数据,这不仅需要更高的算力,还需要光通信模块传输数据,而光通信模块中就使用了光芯片,相关公司也因此获利,证券交易市场多数公司股票价格水涨船高,资本对其期待也逐渐拉高;

  二是LED市场,普遍集中在照明领域,是GaAs的主场。近两年各种经济活动明显复苏,全球LED市场达到了176亿美金,预计2026年全球LED市场规模可达300亿美元,年复合增长率近15%。虽然2023年上半年整体市场表现并不尽人意,但我国下半年有望推出相应经济刺激制度推动市场增长。预估2023年全球LED市场规模继续保持增长,但增速可能不及2022年;

  三是射频器件市场。与射频器件相关的芯片多数由镓砷基衬造而来,射频芯片是无线通信的核心部件,是天线和基带之间的组件,包括功率、放大器、射频开关、射频滤波器、低噪音放大器等。Yole多个方面数据显示,2020年~2026年全球光通讯市场规模将从96亿美元增长至209亿美元,年复合年增长率达14%,主要由大型云服务运营商、电信运营商大量采用100G以上高速光模块所驱动。

  四是功率器件市场。近几年最为热门的就是GaN快充头,Yole报告数据显示,功率器件是实现全球碳达峰和碳中和的重要部分,2020年~2026年,全球功率与半导体器件市场将从175亿美元增长至262亿美元,年复合增长率达6.9%。

  VCSEL:从数据中心到千行百业过去,VCSEL(垂直腔面发射激光器)多用于数据中心光模块,而光模块最终用户是百度、阿里、腾讯、快手、字节等网络公司。近几年,VCSEL芯片先是在2015年被引入苹果手机内,后是逐渐应用到汽车领域,用于监控驾驶员状态、疲劳驾驶等,预计2027年全球市场规模可达40亿美元。 VCSEL可分为镓砷基、铟磷基、锑化镓基等材料,波长在900nm左右的VCSEL技术最为成熟,价格也最低,主要使用在于扫地机器人避障功能、车载雷达及监控、手机中的Face ID,650nm及以下,价格相比来说较高,则主要使用在于AR/VR眼镜的Micro-LED显示、汽车尾灯等,长波的VCSEL难度较大,价格会更高。 除了汽车市场,VCSEL的潜力还很大,拥有诸多应用领域:

  医疗美容:近几年,激光脱毛增速明显,相比传统光源,VCSEL激光拥有更好的单色性、更高的瞬时脉冲单位体积内的包含的能量和更高的安全性;

  探测:一是消费品的探测功能,比如,智能手表的血氧饱和度功能,VCSEL的功耗只有传统LED的十分之一,从而能够延长待机时长;二是气体探测,如甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体,均可由特定波长VCSEL芯片实现浓度监控,相比DFB芯片,VCSEL可靠性更高、成本更低并以单模输出;

  汽车雷达:目前无人驾驶主流方案是镓砷基和铟磷基的半导体激光器,包括边发射和垂直腔面发射(VCSEL)两种形式,950nm和1550nm两种波长搭配使用,目前国内速腾、禾赛等公司产品以905nm为主,不过因波长较短,最大的探测距离只有50m~200m,所以要搭配1550nm波长使用,使探测距离达到300m,但1550nm技术难度非常高,目前尚达不到探测需求,主要以边发射路线为主;

  光存储:红光半导体激光器大范围的使用在CD、VCD、DVD读写光头、扫描枪领域;

  接近传感:大多消费产品诸如TWS耳机、AR/VR眼镜、无人机、扫地机器人等都会搭载VCSEL芯片进行传感控制;

  3D人脸识别:主要有结构光和飞行时间两种方案,结构光利用带有编码信息激光点阵投射在物体上,再通过算法计算返回编码图案的畸变得到物体的位置和深度信息,光飞行时间法利用测量光飞行时间或相位差获取距离信息,940nm的VCSEL大范围的应用于消费电子、智能锁、智能支付、安防等领域,最顶级、最安全、最好用方案均采用VCSEL芯片提供解决方案;

  光通信/光互联:VCSEL技术已非常成熟,成为数据中心的主流光子通信技术耦合效率可达90%,具有易封装、波长漂移系数小、低阈值电流、功耗低、数据速率高等优势,其中1000nm以下850nm是最主流产品,应用覆盖100/200/400/800G光模块,1000nm以上VCSEL包括 1270nm、1310nm和1550nm,目前,56G速率以上VCSEL光芯片基本被索尼、住友等国外公司垄断,国内暂时还是空白。

  国内VCSEL玩家基本70%以上都是Fabless(无晶圆厂模式),且均在起步阶段,多数企业基本处于A轮、B轮或天使轮融资,他们的最终用户是华为、小米这样的手机客户。先导科技集团:做化合物半导体界的台积电“我们的目标是做到化合物半导体界的台积电。” 先导科技集团有限公司副总经理周国芳表示,不仅如此,我们还需要做到“人无我有、人有我优”。 成立于1995年的先导科技集团是稀散金属全产业链的国家高新技术企业,业务包括稀散金属、高端材料、器件、模组、系统的研发、生产、销售和回收服务。目前先导科技集团拥有5000多名员工,分为化合物半导体事业部、红外与激光事业部、薄膜技术事业部、功能材料四大事业部。 先导科技集团的强项是稀有和分散,包括硒、铋、碲、铟、镓、锗和铼七个金属,波长大多分布在在可见光和红外光,其中可见光产品有镓砷基的VSCEL激光器,红外光产品有1270nm、1330nm、1550nm的铟磷基激光器和探测器,紫外光产品最重要的包含8nm~12nm的硫化锌、硒化锌、氧化钒、碲化镉、碲镉汞芯片。 根据先导科技集团有限公司副总经理周国芳介绍,先导科技集团的GaAs材料业务是覆盖材料提炼、衬底、外延、芯片、器件的垂直一体化流程,同时在芯片生产上,也使用了顶级的光刻机、镀膜、氧化、刻蚀、金属化、湿法氧化、研磨、激光切割、测试等设备。目前,先导科技集团拥有6英寸的镓砷基和4英寸的铟磷基芯片制造能力,其中镓砷基材料在全球拥有接近60%市场。 威科赛乐是先导科技集团旗下子公司,目前在重庆占地75亩,员工数超过300名,一期投资达到13亿元人民币,即将启动10亿元人民币的二期投资。威科赛乐主体业务是铟磷基的外延和芯片以及VCSEL、Detector、μLED、探测器、空间太阳能电池等光电芯片。目前威科赛乐具有从衬底到外延再到芯片的垂直一体化能力,能够以IDM形式自我设计,按照每个客户需求快速迭代研发,从而响应客户的真实需求。

  材料,目前最常用的材料有GaAs、GaN以及SiC等,作为第二代和第三代

  联网时代的来临,以砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的

  成新关注点 /

  是 5G 通信无法替代的核心技术。美欧日等发达国家通过产业和技术扶持计划,培育了众多有突出贡献的公司,已占领

  技术和市场高地。同时美国以危害国家安全为由,对我国实行技术封锁,频频阻挠

  因其在射频电子和电力电子方面的优良性能,以及在5G通信和新能源汽车等新兴市场的应用价值,被认为是

  材料,目前最常用的材料有GaAs、GaN以及SiC等,作为第二代和第三代

  的主要代表,因其在高功率、高频率等方面特有的优势,在信息通信、光电应用以及新能源汽车等产业中有着无法替代的地位。

  对人类社会和科技发展影响越来越巨大,其应用涵盖了照明、激光、成像、移动通讯、消费电子、绿色能源、现代交通等方方面面。

  中心(Compound Semiconductor Centre,简称CSC)成立于2015年,是由英国IQE公司和加的夫大学共同成立的合作机构,任务是加速

  材料和器件研发的商业化,实现对英国在该重要使能技术领域所投资金的有形经济回报。

  集群 /

  代工——也是水涨船高,相关厂商近期的业绩都很亮眼。而且,相对于广义上的数字和模拟

  晶圆代工厂商的数量较少,这就使它们在代工产能普遍稀缺的当下,价值愈加突出。

  行业近年来国际市场专利纠纷不断,国内企业持有完备的高价值专利资产将有利于我国快速获得光电

  资产的收购 /

  及器件模组项目总投资110亿元,位于衢州智造新城高新片区及智造新城东港片区,总用地面积约1038亩。

  08.1 8 Google cloud 远程jupyter notebook配置 #硬声创作季

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