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一片硅晶圆是如何带动整个半导体产业

时间:2024-01-27 11:44:12 文章来源: BOBAPP官网下载IOS

  作为百亿美元级别的行业,半导体材料的市场规模不算很大,但其内部材料种类非常之多,单一商品市场规模小、技术方面的要求高、子行业之间差异较大。其中硅片占比半导体材料市场销售额高达36.6%,是晶圆厂采购材料中最重要的环节。

  硅材料因其具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等优良性能,可以生长为大尺寸高纯度晶体,且储量丰富、价格低,故而成为全世界应用最广泛、最重要的半导体基础材料,并发挥着重要的行业支撑作用。

  目前全球半导体市场中,90%以上的芯片和传感器都是基于硅材料制造而成,大范围的应用于IC、LED、MEMS、分立器件等领域,其中IC领域应用占比和难度最大。

  半导体硅片是指由硅单晶锭切割而成的薄片,又称硅晶圆,处于集成电路产业链上游。

  在摩尔定律的驱动下,大尺寸是硅片制造技术进步的方向,半导体硅片的直径越大,在单片硅片上可制造的芯片数量就越多,分摊的单位成本下降。晶圆制造产线的制程和尺寸这两个参数一旦确定下来一般无法更改。

  硅片尺寸从早期的2寸、4寸(1980年代主流),发展为现在的6寸(1990年代主流)、8寸和12寸(目前的主流产品)。

  2020年之前,国内主要是以8寸晶圆厂为主,随着大基金的持续投入和地方政府的配套资金支持,12寸晶圆厂积极扩建。

  我国12寸硅片基本完全依赖进口,8寸硅片国产化率约在10%左右,6寸硅片国产化率约50%。

  6寸硅片主要用在功率半导体,射频和MEMS,其中以负极管,晶闸管功率器件为主。

  8寸硅片主要使用在在90nm-0.25μm制程中,其需求最主要的动力是汽车电子和物联网,产品方面有功率器件、模拟IC、低像素的CIS、指纹识别、显示驱动和智能卡等。8英寸晶圆产能中约47%来自于Foundry,其余产能需求大多数来源于于IDM。

  12寸硅片是目前最主流的硅片尺寸,主要使用在在90nm以下,应用于逻辑芯片和存储器(DRAM、NAND)。其中存储器连续两年贡献了全球半导体市场规模的主要增量,而DRAM作为电子科技类产品重要组件之一。

  根据台积电季报,全球芯片制造产能中,预计20nm及以下制程占比12%,32/28nm至90nm占比41%。随着制程技术的推进,7nm以下制程占比明显提升,对12寸硅片需求持续保持旺盛。

  早在2011年全球五大半导体厂商台积电、IBM、英特尔、三星和Global Foundries就共同成立了450mm联盟(G450C),表态要推进450mm的应用,全世界内还有EEMI450,Metro450等推动18寸晶圆的计划。

  但由于18寸晶圆的设备研发难度大,产线投资额极高,设备和制造厂商的推动力度并不充足。

  目前从下游客户的情况去看,12寸片也基本能满足制造工艺的需求,其主力尺寸的地位仍将延续。

  半导体硅片是技术、资金、人才密集型行业,行业壁垒高,呈现寡头垄断的局面。

  全球前五大半导体硅片巨头占据了市场约92%的份额,分别是日本信越(Shin-Etsu)、日本胜高(Sumco)、中国台湾环球晶圆(Global Wafer)、德国世创(Siltronic)和韩国SKSiltron。

  12寸大硅片的主要参与者也是上述企业,但由于工艺难度大,集中度更高,五大巨头囊括了95%的市场份额。

  2020年12月10日,环球晶圆宣布同意以37.5亿欧元收购德国硅片制造商SiltronicAG,此次收购合并完成后,环球晶圆有望成为全世界最大的硅片制造商,全球市场集中度将进一步提高。

  中国大陆的半导体硅片企业有沪硅产业,中环股份,金瑞泓,超硅,奕斯伟,中晶嘉兴,协鑫集成,有研新材,中欣晶圆等,主要生产8寸及以下的半导体硅片。

  目前国内有大量在建和规划中的芯片制造产能。根据芯思想研究院数据,目前已公布的硅片投产项目超过25个,其中8寸、12寸产能将分别达到348、672万片/月,总规划投资金额1409亿元。

  根据产业信息网数据,若按照8、12寸硅片投资0.6、1.8亿元/万片、设备投资占比75%测算,我国半导体硅片设备总市场空间高达1064亿元,假设未来10年建设产能完成,则对应设备年均市场空间106.4亿元,未来核心半导体硅片设备厂商有望率先受益。

  一是基于摩尔定律,不断追求先进制程,缩小芯片特征尺寸,目前存储芯片、CPU、逻辑芯片等产品延续着这一趋势,代表企业包括台积电、三星、英特尔、中芯国际。

  二是超越摩尔定律,包括开发新一代半导体材料,在物理结构和电路设计方面实现突破,模拟电路、传感器、电源管理等产品显而易见的符合这一趋势,代表企业包括联电、格罗方德、华虹等。

  目前,我国半导体硅片市场仍主要依赖于进口,与海外成熟的供应商相比,国内硅片厂商从技术到成本均处于弱势。

  但随着中芯国际、华力微电子、长江存储、华虹宏力等中国大陆芯片制造企业的持续扩产,对于半导体硅片的需求仍将持续增长。

  2019年底新修订的《瓦森纳协议》中增加了对于12英寸硅晶圆制造技术的出口管制,具体针对的就是应用于14nm制程的大硅片生产技术,因此基于产业安全的考虑,即使目前技术工艺成本均没有优势,支持国产半导体硅片的发展也具有迫切性。

  2017年至2020年,中国大陆半导体硅片销售额年均复合增长率进高于同期全球半导体硅片的年均复合增长率,在AI和5G两大新兴起的产业的拉动下,将持续带动晶圆厂对12英寸硅片需求增加,我国企业仍具有较大的进口替代空间。

  深圳每年一度的电子工程界盛会,环球资源第18届“国际集成电路研讨会暨展览会” (简称IIC-China)( 将于2013年2月28至3月2日在深圳会展中心举行。 来自Silicon Labs、Micrel、Micron、TriQuint、比亚迪微电子及圣邦微电子等顶尖国内外半导体公司将在展会期间与中国电子设计工程师聚首一堂并交流技术。 “智能科技 智能世界”专家论坛: 聚焦影响中国电子产业未来的六大热门话题 本届展会的研讨会安排重视当前技术热点,由业界权威专家坐镇主题演讲,为电子系统模块设计工程师和技术经理提供行业最新资讯及实用解决方案。将围绕“智能科技 智能世界”倾力打造

  2017年台湾IC设计产业可望优于全球市场。根据资策会MIC预估,台厂在高阶至低阶的智慧型手机应用晶片出货量有望持续扩增、电脑新兴规格的转换,将带动Type-C与固态硬碟(SSD)控制晶片等出货量上扬,加上新兴应用领域的相关这类的产品带动下,2017年台湾半导体产业各次产业皆可维持成长动能,相较于2016年的成长将提升6.1%。 资策会MIC产业顾问兼主任洪春辉表示,以今年来看,虽然半导体产业在消费性产品的出货比例下滑,但在车用市场、智慧家庭及工业应用领域等新兴应用领域产品有明显增温现象,这也对于台湾IC设计厂商而言,将会是一个极具潜力的应用商机市场。 洪春辉进一步表示,过去几年,台湾IC设计厂商积极力拼转型,现已有多家厂

  5月16日,工业与信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)在京发布了《中国 集成电路产业人才 白皮书 (2016-2017)》。这是我国首部 集成电路产业人才 专题的 白皮书 ,对我国 集成电路产业人才 的供需状况做了全面的分析和总结。下面就随嵌入式小编共同来了解一下相关联的内容吧。     CSIP同期举办了主题为“如何营造适合中国集成电路产业高质量发展的人才培育环境”的论坛。中国教育学会会长、原北京师范大学校长钟秉林,国家集成电路产业投资基金总裁丁文武,中国电子信息产业发展研究院院长兼工业与信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)主任卢山,工业与信息化部电子信息司副处长龙寒冰等出席并致辞。来自展讯通信、中芯国际、清华大学、中

  LCD与IC的常见连接方式 COB---英文“Chip On Board”的缩写。即芯片被邦定(Bonding)在PCB上。 TAB---英文“Tape Aotomated Bonding”的缩写。即各向异性导电胶连接方式。将封装形式 为TCP(Tape Carrier Package带载封装)的IC用各向异性导电胶分别固定在LCD和PCB上。 这种安装方法可减小LCM的重量、体积、安装便捷、可靠性较好! COG---英文“Chip On Glass”的缩写。即芯片被直接邦定在玻璃上。这种安装方法可大大减小 整个LCD模块的体积,且易于大批量生产,适用于消费类电子科技类产品用的LCD,如:手机、 PDA等便携式电子科技类产品。 CO

  随着车载信息娱乐系统的兴起,汽车制造商需要在汽车显示屏和多台智能手机或者平板电脑之间建立可靠而智能的连接。Microchip(美国微芯科技公司)推出的5款新型USB 2.0智能集线器IC为用户更好的提供了多种选择。这一些器件有各种架构,能够非常灵活地适应汽车制造商的设计需求,满足那群消费的人对系统易于使用而且直观的要求。 这5款新器件支持各种架构,因此制造商能轻松地将其特定设计连接至所有主流智能手机操作系统。这些系统支持将手机或者平板电脑的图形用户界面显示在车辆屏幕上,与车内语音命令集成,同时还能对移动电子设备进行充电,并支持手机上的辅助驾驶应用程序与汽车信息娱乐系统相集成。 Microchip新款智能集线器IC支持集线器级联到第二和第三排座位,

  智能语音保温杯,可以提示用户按时喝水、服药、音乐播放等作用,传统的方案一定要通过MCU+温度检测芯片+电源管理芯片+LED显示驱动芯片+语音芯片 等多个元器件组成,不仅开发难度大、调试时间长,而且需要占用大量的MCU资源,如何节省MCU资源,让开发成本降低,成为了一大难题; 如何节省MCU资源,降低开发成本? 对需要MCU实现:温度检测、电源管理、LED数码管显示 等更多扩展功能时,WTV890单片机语音芯片,内置集成强大的功能检测算法,能节约80%左右的MCU资源,以此来降低MCU的开发成本;芯片可直接驱动LED数码管显示(156个点),可省去一颗数码管驱动IC,并且芯片内置拥有27个IO口资源,可为工程师拓展更多的定制

  9月24日,在工业与信息化部、财政部的指导下,国开金融有限责任公司、中国烟草总公司、北京亦庄国际投资发展有限公司、中国移动通信集团公司、上海国盛(集团)有限公司、中国电子科技集团公司、北京紫光通信科技集团有限公司、华芯投资管理有限责任公司等共同签署了《国家集成电路产业投资基金股份有限公司发起人协议》和《国家集成电路产业投资基金股份有限公司章程》,标志着国家集成电路产业投资基金正式设立。 设立国家集成电路产业投资基金,是贯彻《国家集成电路产业高质量发展推进纲要》的重要举措,也是适应集成电路产业投资大风险高的产业特征、破解集成电路产业融资瓶颈、创新产业投资体制机制的积极探索。 国家集成电路产业投资基金采取公司制形式。

  目前,全球半导体供应持续紧张,晶圆厂产能全开因应市场需求,带动出货面积与价格增长。SEMI(国际半导体产业协会)发布的最新报告数据显示,今年第1季全球硅晶圆出货面积较2020年第4季增长4%,至3337百万平方英寸(MSI),超越2018年第3季的历史纪录。 SEMI SMG主席Neil Weaver表示,硅晶圆强劲需求持续由逻辑和晶圆代工带动,内存市场复苏更逐步推动2021年第1季的出货量涨幅。 目前,硅晶圆市场需求强劲,针对是否考虑建新厂扩产,环球晶董事长徐秀兰回应,客户端需求确实强劲,但大幅扩产需要三个条件支持,包括客户的长期采购承诺、预付金,以及硅晶圆价格提升。 在半导体硅晶圆价格这一块,法人认为,虽然环球晶在法说会上没有松口

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