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《华进半导体TSV实力领跑》

  • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者： husisi
  • 发布时间：2020-04-29

  • 随着摩尔定律放缓，一种不受其限制的高度集成封装方案应运而生——2.5D和3D堆叠技术。作为唯一可以满足如AI、数据中心等应用需求的封装方案，堆叠技术被应用于高、中、低端市场的各种硬件，包括3D堆叠存储、图形处理单元（GPU）、现场可编程门阵列（FPGA）和CMOS图像传感器（CIS）等。
    硅通孔（ThroughSiliconVia，简称TSV）工艺是最早的堆叠技术。如今高端市场上，最热门的2.5D和3D集成技术就是3D堆叠存储TSV和异质堆叠TSV转接板。目前市场上已经出现的TSV堆叠方案包括CoWos、3DSoC、TSVinterposer、3DStackedMemory、Foveros以及HybridBonding，方案供应商包括台积电、联华电子、英特尔、三星、海力士、美光、IMEC、格罗方德。TSV堆叠技术在5G通信、人工智能、消费电子、物联网、HPC和大型数据中心等高端市场，以及各类传感器等中低端市场得到广泛引用，前景广阔。据Yole预测，TSV在高端细分市场的收入将从14800万美元（2017年）上升至22.87亿美元（2023年），复合年增长率58%。
    华进半导体自公司成立之初便集中精力开发TSV技术，并在国内率先实现了12吋硅通孔转接板的制造；基于此研发成果，华进还重点开发了Via-LasTSV、晶圆级封装等先进工艺，构建了较为完整的三维系统集成封装技术体系。目前，华进半导体有能力提供完整的从2.5D全套封装设计到硅转接板晶圆制造到2.5D组装成套一站式解决方案。目前，华进半导体已为国内外50余家知名企业提供了2.5D/3D集成封装技术服务。
    科技创新与知识产权相互依存、相互促进。华进半导体在TSV相关的核心工艺均已布局专利。公司在TSV领域已申请320件专利，专利数量位居国内第三。值得一提的是，华进的“一种TSV露头工艺”专利在2019年斩获三项荣誉——第二十一届中国专利奖银奖、第十一届江苏省专利项目优秀奖、第十一届无锡市专利奖优秀奖。其中，中国专利奖，是专门对授予专利权的发明创造给予奖励的政府部门奖，得到世界知识产权组织(WIPO)的认可和支持，在国际上有一定影响。作为2019年度唯一入选中国专利奖银奖的封测企业，该荣誉对华进半导体是莫大的鼓励；同时，也是对企业知识产权实力的认可，对企业科技创新能力的肯定。
    华进自主研发的TSV露头结构和工艺首次将干法/湿法相结合的Si刻蚀工艺应用在TSV背面露头技术中，让封测企业利用现有设备便可进行TSV硅转接板的制造，免去前道昂贵的CMP设备投入，无机介质工艺及有机介质工艺均可使用该专利技术。本技术成功打破了专利壁垒，突破了国外对2.5D集成的技术垄断。

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  • 《“美日半导体贸易战”给中国半导体带来的思考》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-11-06
    • 2018年10月30日，对国内半导体行业来说，应该是被记入历史的日子。美国人开始对中国半导体企业下手了。美国政府于当天宣布，将福建晋华集成电路有限公司（简称：晋华）列入美国产品禁止出口的“实体名单”。美国政府给出的理由是，晋华将要生产的记忆体芯片将威胁到美国军用系统芯片供应商的生存能力。 美国给的理由，表面上是令人费解的。晋华何许人也？是一家成立于2016年，处于设备安装阶段还未投产的新企业，毫无疑问，美国如果真正实施禁令，该公司将无法完成生产线，几百亿的投资将打水漂。晋华产品是DRAM内存(上述的记忆体芯片），采用从台湾联电引进的28nm技术，与行业领跑者的韩国三星电子、美国美光科技公司最新技术的1×nm也相差近两代。由此来看，美国人提到的“威胁”仅是说辞而已，回想2018年初的“晋华vs美光科技”的知识产权诉讼纠纷，想必美光科技对美国政府的政治游说起到了很大作用。10月31日，晋华技术来源的台湾联电也宣布暂停对晋华的技术协助。晋华项目及中国半导体行业何去何从，众人关切！ 当前的中美贸易战，美国的最终目的之一是压制包括半导体在内的中国高端制造的发展，确保自己的全球优势地位。意外的是，战火如此迅速烧到了半导体行业。如果说中兴事件是美国给中国半导体提了一个醒，这次的晋华事件是给国内半导体企业的一个正式警告。处于刚要发力阶段的中国半导体国产化一旦威胁到美国企业的市场空间，美国势必会强化施压力度。 中国半导体行业该如何应对这场博弈？ 长期战略如何设计？ 本文通过整理当年的“美日半导体贸易战”的经过，希望给国内半导体同仁带来一些有价值的参考信息。 1. 导 读 20世纪80年代后期，日本半导体制造商称霸全球。1988年占据全球制造商Top10半壁的 NEC、东芝、日立、富士通、三菱等公司，如今或灰飞烟灭、或改姓出嫁。扛着日本半导体大旗的东芝Memory公司，不经意间其会长（董事长）变成了美国人。 日本半导体制造在20世纪90年代的没落，其原因有：日本泡沫经济的破裂、日本终端电子产品竞争力下降、日本半导体企业间的内耗（高峰时达30多家半导体企业）、电脑网络革命带来的半导体行业洗牌等。其中，从80年代初期开战并持续十三年的“美日半导体贸易战”也影响巨大??? 2. 前 奏 “针对特定行业，为了达到抢占全球市场为目的，某国政府长年实施了包括顶层设计/资金支援/市场调控在内的政策”。 看官，你猜，这个“某国”是哪国？ 这是1983年美国跨国半导体公司发表的文章，这里的“某国”别无旁他，是日本。原文并没有卖关子，实名指向日本。这边文章发表的稍早前，美国半导体协会也发表类似文章，批判日本半导体企业严重损害美国企业利益，而且矛头直指日本政府实施的产业导向政策。 同年，爆发“美日半导体摩擦”。 1983年，美日两国政府间组建有关半导体贸易的协商工作组，开始对话。然而，那句话叫什么来着？ “该是你的，躲也躲不掉”。84年洛杉矶奥运会拉动了电视机/录像机的巨大消费，再加上电脑风暴，带来了巨大的半导体需求，再次让日本半导体企业赚的盆满钵满。85年受到奥运会特需的反弹，市场急速降温，这让本就处于被动的美国半导体企业日子更艰难，裁员、收缩生产、整编，一片江河日下的破落景象。 美国人快要气炸了！ 3. 开 战 1985年，微软针对日本7家半导体厂家的DRAM开始反倾销诉讼，AMD与NS公司(美国国家半导体，后被TI收购)也跟进群殴。事情越闹越大，时任总统的里根也亲自给商业部下达命令，调查日本的倾销问题。经过几个月折腾，在1986年9月日本通产省（商务部）被迫与美国商业部签定了“日美第一次半导体协议”。 主要内容是，限制日本半导体对美出口、扩大美国半导体在日本市场份额。 然而，不知日本小兄弟是有意还是无意，总之美国大哥远没有满意。美国于1987年进一步发表针对日本在第三国倾销的报复措施。里根总统再次亲自出马，以日本未能遵守协议为由发表对日本产电脑/电视等征收100%的报复性关税。另外，美国政府阻止富士通对Fairchild公司的收购、等，美国人的报复措施遍地开花。 美日关系在此时进入二战后最坏时期。 顺便提一句，1987年美国诞生IC设计企业，以台积电为代表的代工厂也陆续创立。 4. 抗 衡 日本半导体厂家在这种巨大压力下，耐心搞研发，以技术抗衡。其后，1MB的DRAM市场份额最高时拿到全球90%，作为当时最高端的4MB的DRAM也席卷世界。最终，日本半导体企业在1989年获得全球一半以上市场份额，称霸一时。 盛极必衰。日本企业凋落的钟声也同时敲响。 美国企业以专利为武器增加对日本企业的攻击。代表案例有，1989年TI公司在日本时隔30年取得基尔比专利，这迫使日本半导体企业随后支付了数十亿美金的专利费。 1991年6月，“日美第一次半导体协议”到期。美国继续强迫日本签订“日美第二次半导体协议”。新协议主要内容为，撤销上述的100%报复关税，增加“1992年底以前外国半导体产品在日本市场占有的份额能超过20%”等内容。 5. 尾 声 1992年以后，以英特尔为代表的美国企业获得转机，依靠网络的兴起重新回归世界盟主。同时期，疯狂学习日本DRAM技术的韩国三星地位渐渐突显。 随后，微软于1993年发表Windows系列产品，以此为基础，美国企业重新夺回半导体霸权。在音响家电半导体中独占鳌头的日本企业，渐渐衰弱。 “日美第二次半导体协议”到期的1996年，在美国企业再次崛起的背景下，美国政府没有提出续签要求。美日半导体摩擦自1983年开始，历经13年后走进历史。 6. 现 状 1).日本 日本半导体企业的霸主地位虽已成过往烟云，但至今仍是全球主要制造基地之一。索尼的图像传感器 、 瑞萨电子(Renesas Electronics、NEC/三菱/日立的半导体业务合并公司)的微控制器、包括功率半导体等领域，处于领头羊地位。更需要强调的是，日本的半导体设备与原料技术独树一帜。特别是材料，硅片、光罩、光阻、CMP材料……　全球哪家半导体厂家敢说不用日本的材料呢？ 日本人认真研发的态度，成就了其在半导体行业依旧不可动摇的地位。 2).美国 老美变得更加聪明了。 打压日本半导体时，日本已经实际威胁到了美国企业的地位。这次针对中国，是发生在中国半导体企业处在襁褓之时。 美日贸易战大体分三段，第一段是60年代开战的以纤维、纺织品为代表的轻工业，第二段是70年代开战的以钢铁为代表的重工业与家电，第三段是80年代开战的汽车、半导体等技术行业。因为中国发展太迅速，针对中国，把对日本的第一段和第二段一窝蜂全上，现在看来第三段也要开始了。美国对威胁到自己利益的国家实施打压策略是不会有变化的。唯一不同的是，日本是美国的小弟，不敢与老大哥真正撕破脸皮。 无论是意识形态还是自身利益，中国不可能也不会和日本一样。 3). 中国 纵观电子行业发展史，本国终端产品的强大会带动半导体产业的发展。电脑成就英特尔，音响家电成就NEC等日本企业，微软成就英特尔第二春，苹果带出高通，三星手机带出三星电子。我国的华为也培养了势头强劲的海思半导体。 中国在人工智能、自动驾驶等行业的研究深度已凸现优势，这极有可能会带出我国的相关半导体龙头企业。 机会就在眼前！ 能否把握住机会，一是技术研发，二是资金投入。关键还是能否耐得住寂寞，潜心搞研发。OECD （经济合作与发展组织）在2017年发表的数据显示，2015年世界主要国家（地区）投入研发费用占GDP比率，前三位是韩国4.23% ,日本3.29%,台湾3.05%。美国2.79%排第五，中国2.07%排名第七。韩国/日本/台湾的研发费用中，以半导体为主的电子行业为主要投资产业，这造就了其半导体产业的强大。也可以反过来说，半导体的强大拉动了研发费用规模。其本质一样，需要烧钱。 我国已经在资金层面开始发力。潜心研发技术是取胜的根本之道。 还有一个大问题是人才的缺乏，主要是研发和一线工程师。即使企业重金聘请到一两个顶级技术专家，但如果没有大量优秀工程师的支持，产品良率就不可能上来。良率控制是半导体企业的生命线，低良率导致公司亏损，无法进行新技术投资，进入恶性循环从而很快被淘汰。半导体行业的技术更新速度，大家是清楚的，然而培养一个工程师，却需要5年~10年。 新建的半导体企业已经开始大量互挖工程师，这对我国半导体发展整体来讲，是不好的现象。把有限的人才集中到几家重点培养企业，再依靠企业培育新人，形成阶梯性人才体系是必要的。否则，欲速则不达。
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  • 《2023美国半导体产业概况》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2023-05-09
    • 当地时间 5 月 5 日，SIA 发布了 2023 年美国半导体产业概况《2023 SIA Factbook》。 《2023 SIA Factbook》中包含的数据有助于展示美国半导体行业的实力和前景，以及为什么政策制定者制定促进增长和促进创新的措施至关重要。 美国半导体产业关乎美国经济实力、国家安全、全球竞争力和技术领先地位的关键驱动力。半导体使我们用来工作、交流、旅行、娱乐、利用能量、治疗疾病和进行新科学发现的系统和产品成为可能。 半导体是美国发明的，美国公司仍然引领全球市场，占全球芯片销售额的近一半。为了帮助促进创新并确保美国继续保持技术领先地位，政策制定者应该做到以下几点： 1. 通过投资于保持美国的技术领先地位：?效、及时、透明地实施 CHIPS 和科学法案中的政策和计划。为 CHIPS 法案中的先进制造投资信贷制定法规，以涵盖半导体生态系统的全部投资范围。采用促进创新和美国竞争力的政策，例如为半导体设计制定投资税收抵免和加强研发税收抵免。 2. 加强美国的技术劳动力：教育领导者和私营部门协商 STEM 领域的美国人毕业人数，支持那些追求微电子职业的人，确保培训和教育机会以填补空缺职位。改革美国的?技能移民制度，使他们能够接触到世界上最优秀、最聪明的人才，包括拥有美国大学 STEM 领域研究生学位的外国学生。获得资金以加强各级半导体劳动力，并确保满足所有教育水平和技能需求。 3. 促进自由贸易和保护知识产权：批准消除市场壁垒、保护知识产权和实现公平竞争的自由贸易协定并使其现代化。扩大《信息技术协定》，这是世界贸易组织最成功的自由贸易协定之一。 4. 与志同道合的经济体密切合作：与志同道合的盟友协调政策和法规，以加强国家安全，促进增长、创新和供应链弹性。 《2023 SIA Factbook》从行业概述、全球市场、资本支出和研发投资、工作岗位、生产效率五大方面概述了美国半导体年度行业现状，以翔实的数据展示了美国半导体行业和全球市场的趋势。 行业概况 全球半导体产业是全球经济的关键增长部门 全球半导体销售额从 2001 年的 1390 亿美元增长到 2022 年的 5740 亿美元，年复合增长率为 6.67%。根据世界半导体贸易统计（WSTS）2022 年秋季半导体行业预测，预计 2023 年全球半导体行业销售额将降至 5560 亿美元，2024 年将增至 6020 亿美元。 美国半导体生产商销售额占据全球一半。 20 世纪 80 年代，美国半导体行业的全球市场份额大幅下降。20 世纪 80 年代初，美国生产商占据了全球半导体销售额的 50% 以上。由于来自日本公司的激烈竞争、非法「倾销」的影响，以及 1985 年至 1986 年的严重行业衰退，美国半导体行业在全球市场上总共失去了 19 个市场份额点，并将全球行业市场份额的领导地位让给了日本半导体行业。 在接下来的 10 年里，美国工业出现了反弹，到 1997 年，它重新获得了全球市场份额超过 50% 的领导地位，这一地位至今仍在保持。美国半导体公司在微处理器和其他尖端设备方面保持了竞争优势，并在一系列其他产品领域继续保持领先地位。此外，美国半导体公司在研发、设计和工艺技术方面保持领先地位。如今，美国公司的市场份额最大，达到 48%。其他国家的工业在全球市场占有率在 7% 到 20% 之间。 美国半导体公司的销售额显示出稳定的年度增长趋势 总部位于美国的半导体公司的销售额从 2001 年的 711 亿美元增长到 2022 年的 2750 亿美元，复合年增长率为 6.7%。总部位于美国的公司的销售额增长表现出与整个行业相同的周期性波动。 美国半导体生产商销售额占据全球一半。 20 世纪 80 年代，美国半导体行业的全球市场份额大幅下降。20 世纪 80 年代初，美国生产商占据了全球半导体销售额的 50% 以上。由于来自日本公司的激烈竞争、非法「倾销」的影响，以及 1985 年至 1986 年的严重行业衰退，美国半导体行业在全球市场上总共失去了 19 个市场份额点，并将全球行业市场份额的领导地位让给了日本半导体行业。 在接下来的 10 年里，美国工业出现了反弹，到 1997 年，它重新获得了全球市场份额超过 50% 的领导地位，这一地位至今仍在保持。美国半导体公司在微处理器和其他尖端设备方面保持了竞争优势，并在一系列其他产品领域继续保持领先地位。此外，美国半导体公司在研发、设计和工艺技术方面保持领先地位。如今，美国公司的市场份额最大，达到 48%。其他国家的工业在全球市场占有率在 7% 到 20% 之间。 亚太地区是最大的地区半导体市场，中国是最大的单一国家市场 2001 年，随着电子设备生产转移到亚太地区，亚太市场的销售额超过了所有其他地区市场。自那以后，它的规模成倍增加，从 398 亿美元增加到 2022 年的 3309.4 亿美元。到目前为止，亚太地区最大的国家市场是中国，中国占亚太市场的 55%，占全球总市场的 31%。这一数据反映了半导体仅向电子设备制造商的销售——含有半导体的最终电子产品随后被运往世界各地消费。 资本和研发投资对于维持美国半导体行业的竞争力至关重要 为了在半导体行业保持竞争力，企业必须不断在研发和新工厂和设备上投入大量收入。行业技术变革的步伐要求公司开发更复杂的设计和工艺技术，并引入能够制造更小尺寸部件的生产设备。只有不断致力于跟上约占销售额 30% 的全行业投资率，才能保持设计和生产最先进半导体组件的能力。保持技术领先的需要导致了 2001 年和 2002 年等年份的一些极端波动，当时销售额急剧下降，而研发和资本设备支出没有以同样的速度下降。 2022 年，每位员工的资本支出和研发投资降至 20.1 万美元 从 2001 年到 2022 年，每位员工的总投资（以研发和新的工厂和设备总额衡量）以每年约 4.2% 的速度增长。这些支出在 2001 年超过 10 万美元，但在 2001 年经济衰退后，在 2003 年下降到约 9.1 万美元。2006 年，每位员工的投资增加到 10 万美元以上。2008-2009 年的经济衰退导致 2009 年和 2010 年每位员工的投资下降，但在 2012 年又恢复了，并在 2022 年增长到 20.1 万美元。 美国半导体行业的研发支出率在关键的主要高科技工业部门中名列前茅。根据 2022 年欧盟工业研发投资数据，就研发支出占销售额的百分比而言，美国半导体行业仅次于美国制药和生物技术行业。 美国生产力 在过去的 20 年里，美国半导体公司的生产力迅速提高 自 2001 年以来，美国半导体行业的劳动生产率翻了一番多。这些生产率的提高是通过保持高资本投资水平和研发支出率而实现的。2022 年，美国半导体行业的平均每位员工销售收入比率超过 607000 美元。
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