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《半导体薄膜:硅铁电和电阻状态的电和机械开关，硅半导体(小39/2017)》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-10-15

  • 在1701614号的文章中，Andrés Gómez、阿德里安-卡罗里奥和他的同事们报告了一种新的方法，通过分子束的外延和一种水基化学方法来将纳米结构的纳米级半导体材料集成到硅上。这增长战略的结果为钛酸钡外延−δ/ La0.7Sr0.3MnO3 / SrTiO3 / Si柱状纳米结构,增强的flexoelectric响应的控制系统,使铁电极化和地方电导率(电阻切换)的氧化功能应用机械负荷。

    ——文章发布于2017年10月13日

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相关报告

  • 《欧洲半导体产业调查：聚焦工业和车用半导体》
    • 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：2018-05-23
    • 自1987年以来，欧洲“三巨头”几乎从未跌出过全球半导体企业20强。欧洲半导体产业如今的问题更多在于缺乏新兴企业，主要厂商仍然是过去的几家巨头。 高通收购恩智浦案的关注度早就超出了行业的范畴。 5月14日彭博社报道称，中国监管机构已重启了对高通440亿美元收购恩智浦的交易的审查，受此影响，高通与恩智浦股价均在当天有所上涨。5月15日，路透社又报道，尽管该项交易有望迎来关键突破，但目前还未有实质性进展。 如今计算机技术已越来越多地被应用于汽车之中，作为车用半导体领域霸主的恩智浦在这一趋势中将显著受益。而随着全球智能手机市场日趋饱和、专利授权模式饱受质疑，高通则正在遭受着业绩的困扰，对恩智浦的收购已显得尤为重要。 恩智浦在汽车电子领域的强势正是如今欧洲半导体产业的一个缩影。 在过去近30年中，随着一系列的战略调整和对部分业务的主动放弃，欧洲半导体厂商如今已聚焦于细分市场，并且在特定领域手握巨大的市场和技术优势。而这又离不开欧洲大的工业和科技产业背景。 “欧洲半导体产业可以依托欧洲在机械工程和汽车工业上的传统优势。这一‘遗产’直接引出了欧洲半导体产业最具竞争力的领域：功率半导体和车用半导体。”英飞凌公司一位发言人对21世纪经济报道记者表示。 从9%到6%：30年 “稳定”的欧洲半导体产业 从1990年到2017年，全球半导体市场从510亿美元增长至了4086.9亿美元。半导体产业在过去30年经历了显著的变迁：个人电子设备对大型计算机的替代带来了市场的变化，半导体厂商也经历着模式上的转变。这也注定了产业内的洗牌。 数据显示，依照营收，1990年时，日本曾占据着全球十强半导体企业中的六席，日企在全球市场的份额亦达到了49%；而到2017年，该榜单上已仅有东芝一家，日企的市场占有率也在该年降至了7%。取而代之的是北美企业，其市占率同期由38%提升至49%，在全球十大半导体企业中也占据了半壁江山。此外，除日本外的亚太地区的市场份额也从4%跃升至37%。 同期，欧洲半导体企业市场份额从9%变为了6%。此外，自1987年以来，欧洲“三巨头”几乎从未跌出过全球半导体企业20强。其间，荷兰飞利浦半导体和德国西门子半导体分别脱离了原有公司独立发展成为了恩智浦（NXP）和英飞凌（Infineon），意法半导体集团（SGS-Thomson）也更名成为了意法半导体有限公司（ST）。 考虑到同期半导体市场惊人的增速以及新晋玩家的崛起，在这样一个周期性兴衰明显的产业，欧洲企业已可谓是表现平稳。 这并非易事。以恩智浦为例，2006年飞利浦选择了将其大部分半导体业务出售，恩智浦半导体由此成立。2006年和2007年，恩智浦营收分别增长4.1%和1.3%，但在2008年其营收骤降13.9%，占有率也由2.1%降至1.6%。2009年，公司营收继续大幅下降29.4%，占有率跌至了1.4%。 这和行业的周期性衰退有关。2008年和2009年，全球半导体市场分别衰退了5.2%和11.7%，但恩智浦所面临的挑战远大于行业平均水平。 2010年，虽市场份额进一步下滑至1.3%，恩智浦的营收却同比增长24.3%。其后虽仍偶有波动，但整体已处于上升态势。2017年，恩智浦营收达88.63亿美元，虽较2016年的93.06亿美元下降4.8%，但在IHS Markit 2017年十大半导体供应商排名中仍位列第九，市场占有率也重回2.1%。 中国半导体投资联盟秘书长王艳辉对21世纪经济报道记者表示，尽管近几年在新兴消费电子方面欧洲半导体企业显得“稍差一些”，但恩智浦、ST等企业在传统领域整体表现“依然强势”。在他看来，欧洲半导体产业如今的问题更多在于缺乏新兴企业，主要厂商仍然是过去的几家巨头。 聚焦工业和车用半导体 细分市场 出于对移动和个人业务市场的看好，恩智浦曾收购了Silicon Labs蜂窝通信业务。此外，也在家庭应用半导体领域瞄准数字电视、机顶盒等市场，并希望凭借在模拟电视市场的领先优势抢占先机。 但回头看，这些努力都算不上成功。于是，恩智浦先后在2007年、2008年和2010年，将无线电话SoC业务、无线业务和家庭业务部门予以出售或剥离，并将注意力重新放回了自飞利浦时代确立起的优势领域：汽车电子和识别业务。此外，恩智浦还在2009年出售了其CMOS IP业务，为新的突破点腾出了资金和精力。 2009年，恩智浦开始发力高性能混合信号（HPMS）产品，并重点制定了相应的运营策略。2010年时，HPMS部门营收已占到了公司营收的65%。近日，恩智浦发布的2018年第一季度财报显示，当季22.69亿美元的营收中，包括了车用电子和安全相关业务的HPMS部门占到21.66亿美元，占比已超95%。 在脱离飞利浦近4年之后，恩智浦于2010年8月6日登陆纳斯达克市场。其走出困境之后的上升态势也体现在了股价上。截至2018年5月17日，恩智浦股价收于106.71美元，近52周高点为125.93美元，8年上涨近9倍（上市之初股价为14美元）。 IHS Markit半导体制造研究部门执行总监Len Jelinek对21世纪经济报道记者表示，在十年前，欧洲半导体供应商已意识到了其不会去寻求对移动或个人电脑市场的支配。 “他们依照终端市场，对其所支持的产业进行了审视，判断出车用半导体和工业半导体是在欧洲有着强大存在的两个细分市场。”Jelinek表示，“这就导致了英飞凌、恩智浦和ST都将公司战略发展聚焦在了工业和车用半导体科技上。” 聚焦使得深耕成为可能。英飞凌目前认为，除技术优势外，公司最核心竞争力即是“从产品到系统”的战略路径。“我们希望能更好地理解客户市场的系统和需求，以使我们在半导体方面的专业能力能够更加精确地被应用。”英飞凌一位发言人对21世纪经济报道记者表示。 此外，设备巨头ASML和ASM，以及IP巨头ARM也均是欧洲半导体产业中的重要成员。“ARM是一个专业的IP公司，其方案在全球范围内广泛应用于半导体芯片的设计。”Jelinek表示。 而在王艳辉看来，设备厂商ASML已是如今半导体产业“最火”的公司之一，其光刻机业务“已基本做到了独一无二”。依照营收，来自荷兰的ASML和ASM在2016年的半导体设备厂商中分别排名第二和第十。在2018年5月发布的最新一期半导体设备厂商评分显示，在大型半导体设备方面，ASML和ASM分别以9.05和7.45的得分位列全球第三和第七。 集邦拓墣产业研究院分析师姚嘉洋对21世纪经济报道记者表示，欧洲国家在工业与车用领域早已耕耘相当长时间，拥有厚实的技术基础和实力，这正是欧洲厂商能够保持稳定并在特定领域拥有优势的原因。 “工业、车用领域，与消费电子最大的不同之处就在于其进入门槛相对较高，各领域有功能性安全规范必须遵守。”姚嘉洋指出，由于欧洲半导体厂商大多具备IDM的优势，能够在设计、制造、封测等环节上全部满足相关规范，同时打造极具竞争优势的产品，这是竞争对手在短时间内无法复制的。 Jelinek也对21世纪经济报道记者表示，受区域标准和法规影响，欧洲公司在建立汽车电子标准方面将继续处于领导地位。“这将使得欧洲半导体厂商在欧洲车用半导体市场上继续保持支配优势。” 　革新派 自1960年代集成电路产业兴起以来，一条龙式的自有产品设计、量产与封测的IDM模式曾长期是半导体产业的主流。 不过半导体制造业具有规模经济特征，企业扩大生产规模能够有效降低单位产品的成本，提升竞争力。此外，半导体制造业对投资的需求也颇高，除新建生产线外，设备维护、更新与新技术开发等均耗资巨大。 在此条件下，1990年代初Fabless（无晶圆）模式和Foundry（晶圆代工）厂商开始兴起，台积电（TSMC）在1987年的成立是这一过程中的里程碑式事件。 进入21世纪后，由于加工工艺和设备成本的上升，许多IDM厂商已逐渐无法通过投资生产线实现收益，而代工厂则可通过为不同客户代工同类产品而实现获益。台积电在这一变革中成长迅速，如今已成为仅次于英特尔和三星的世界第三大半导体厂商。 在此背景下，介于IDM和Fabless之间的Fab-lite模式逐步成为目前半导体产业的主要模式之一。欧洲在这一变革中走在了前列，恩智浦、ST和英飞凌均较早选择了Fab-lite策略。 此外，欧洲半导体厂商在向细分市场调整的过程中，多有“壮士断腕”之举：近年来，他们都曾有过出售旗下部门的记录，其中还不乏较为优势的业务部门。 姚嘉洋指出，英飞凌在2011年出售给英特尔的无线业务部门，如今已为英特尔取得了来自苹果的手机Modem业务订单，打破了高通此前对此业务的“独享”；此外，英特尔也借此致力于发展5G技术。 “英飞凌之所以会出售该部门，是希望能集中资源聚焦获利更高的应用领域，如功率半导体和汽车电子。”姚嘉洋表示，欧洲半导体企业近年出色的财务表现已经证明，他们为适应未来产业发展潮流而对旗下产品进行的调整策略是正确的。 英飞凌方面也向21世纪经济报道记者表示，公司的三大支柱战略之一即是专注于其可以取得领先地位的市场，如车用电子、电源供给、工业功率电子、射频技术和安全等。 “守旧者” 欧洲半导体企业是革新者，但此种革新很大程度上依托于欧洲长期以来在汽车工业等重要领域打下的产业基础。 谈及以5G和人工智能为代表的新兴前沿科技，姚嘉洋坦言，单论5G，欧洲半导体厂商目前显然处于缺席状态，短期来看似乎也不太会有深耕5G芯片市场的打算。“原因在于5G进入门槛相当高，竞争相当激烈，欧洲半导体厂商也打定主意，更聚焦原有市场并提高其进入门槛，避免其他竞争对手进入。”他表示。 在人工智能和自动驾驶方面，欧洲厂商则不会缺席。“人工智能与自动驾驶彼此相辅相成，自动驾驶已是不可避免的趋势，目前ST和恩智浦皆已有所行动。”姚嘉洋表示。 此外，王艳辉认为，尽管长期以来欧洲都是产业创新的源头之一，这也是近年来一些美国、中国公司依然偏好前往欧洲收购一些小型半导体厂商的原因，“但（欧洲）如今的环境，再想发展出大企业是比较难了。” 恩智浦和英飞凌分别脱胎于飞利浦和西门子这两大传统电子巨头，但如今，欧洲已少有其他强势电子品牌，包括曾经的手机巨头诺基亚也已衰落并转型。“欧洲的终端品牌基本彻底衰落了，这也会带来IC产业的衰落。”王艳辉表示，欧洲再想有半导体新公司崛起已较为困难。 巨头依然需要开拓新的优势领域。英飞凌公司发言人对21世纪经济报道记者表示，弱势领域或能触发在专业技术方面的变革。“随着欧洲半导体厂商越来越多地放弃存储芯片和CMOS技术，新的强势项目需要被找寻。” 并购也是近年来谈论半导体产业所无法忽视的一方面，而欧洲半导体厂商在这一轮整并风潮中大多扮演了较为被动的角色，例如高通正在进行中的对恩智浦的收购、英特尔对原英飞凌旗下的无线业务部门的收购。 不过在姚嘉洋看来，目前这一波半导体产业整合的风潮已经落幕，短期内不会再有大型的并购案发生。
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  • 《五大“风向标”，全方位展示半导体产业现状》
    • 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：2022-07-14
    • 2022年疫情依旧没有过去，在疫情的持续影响下半导体产业发生了微妙的变化。 2022年已经度过一半，半导体产业在过去的半年里起起伏伏。在这半年中，半导体产业的全球市场发生了变化，需求和供应相较于去年有了不一样的转变；同时产业中也出现了曾经预测的新工艺与技术等。 ICVIEWS对半导体产业的2022上半年进行了总结，五大“风向标”全方位展示半导体产业的现状。 产业链：需求疲软与代工涨价双重压力 去年年底时，半导体可谓火热。由于需求火热且产能紧张，晶圆代工厂赚的盆满钵满。台积电的市值甚至达到6000亿美元，成为亚洲市值最高的公司。与此同时，三星、英特尔也纷纷宣布扩产、建厂。 而2022年上半年，半导体市场发生了变化。在新冠疫情持续三年后，电脑、平板、手机等需求逐渐下滑。2022 年第一季度全球智能手机出货量为3.112 亿部，同比下降 11%。Gartner预计到今年年底全球PC出货量将下降9.5%。 半导体产业在经历了2021年的供应不足之后，许多企业此前积累的库存开始释放，半导体行业正从全面缺芯转变为结构性缺货。 模拟芯片、面板驱动IC、MCU、GPU、DRAM、NAND Flash、NOR Flash等芯片价格持续下跌，甚至MLCC、电阻等被动元件价格也持续承压。 与此同时，半导体材料价格不断上调。硅晶圆大厂胜高（SUMCO）计划在 2022 年至 2024 年调高长期合约价格约 30%，昭和电工从 2023 年 1 月起，也要将芯片制造的高纯气体价格提高 20% 以上。 上游厂商的高成本将通过晶圆代工厂转嫁到IC设计公司。台积电表示将从2023年1月起，将大多数制程的代工价格上涨约6%，三星计划今年把半导体生产费率提高多达20％，以此以应对材料和物流成本上升压力。 在此种状态下，设计厂的盈利将同时都受到下游客户与上游代工的双重挤压。 工艺：3nm揭开面纱、Chiplet成为热点 2022年的上半年也将先进制造推向一个新高峰。讨论火热的3nm制程上，台积电进一步拓展了3nm，除了基础的N3工艺外，还衍生出了N3E、N3P、N3S和N3X的四种制造工艺。同时N3工艺也有望在今年下半年开始大规模生产，实际芯片将于2023年初交付给客户。三星更是直接宣布，已经开始在其位于韩国华城的工厂大规模生产3nm芯片，历经艰险’的三星3nm终于尘埃落定了。 此外，对先进制程的探索仍在继续，一直在传言中的2nm展现的更加清晰。台积电在今年上半年的技术研讨会上，首次清晰的披露其2nm的计划。目前来看，尽管对于2nm的架构选择一直有很多争议，但台积电、三星、英特尔都选择了GAA开发2nm。 工艺方面除去制程的进步，封装方面的探索让“Chiplet”成为2022年上半年的热门词汇。在今年3月，英特尔联合AMD、Arm、高通、台积电、三星、日月光、谷歌云、Meta、微软等行业巨头成立Chiplet标准联盟，制定了通用Chiplet的高速互联标准UCIe，使得Chiplet不再成为少数人的游戏。同时，针对未来的数据中心市场，英特尔、AMD、英伟达都先后推出了CPU+GPU类型的混合芯片。可以预见，下一顶级芯片也将会是多芯片设计。 趋势：硅光、忆阻器、碳化硅等新技术、新材料崛起 在今年上半年，摩尔定律的极限仍然是人们讨论的重点。半导体也通过对新技术、新材料的探索向继续延续摩尔定律。而这其中，硅光芯片是今年的火爆词汇。光芯片曾经在与电子芯片的竞争中落后，但由于光子芯片采用频率更高的光波作为信息载体，较于电子芯片有独特优势。也因此，将光子芯片与成熟电子芯片技术相融合的硅光技术成为探索的未来主流形态。 在2022年上半年，英特尔和英伟达投资Ayar Labs，华为入股微源光子及长光华芯，格芯推出新硅光子技术，新思科技成立OpenLight公司，种种举动都反映这半导体产业对于硅光技术的态度。 此外，在晶体管方面，忆阻器成为重点。由于忆阻器的可以突破晶体管无法小于原子间距的问题，学术界提出忆阻器将成为新的开关技术标准。中国国内的忆阻器成果颇多，清华大学、中国科学院微电子所等都在忆阻器方面取得新进展。 在新型材料方面，第三代半导体不再只是纸上谈兵。搭载意法半导体碳化硅器件的特斯拉Model3的问世，将特斯拉的逆变器效率从Model S的82%提升至Model3的90%，并降低了传导和开关损耗。由此也正式拉开了碳化硅“上车”的序幕。 英飞凌将为中国整车厂的电动汽车逆变器和车载充电机应用提供产品，合同总金额达到上亿欧元。意法半导体已经搭上特斯拉，碳化硅产品已经在75个客户的98个项目中送样测试。国内方面，闻泰科技披露其碳化硅技术研发进展顺利，碳化硅二极管产品已经出样；三安光电的碳化硅二极管已经拓展送样客户超过500加，出货客户超过200家，超过60中碳化硅二极管进入量产阶段。 地区博弈：国家焦虑不断升级 当半导体成为全球政治博弈的重要筹码时，无法全部掌控半导体产业链，将是危险的。特别是在美国的渲染下，加强半导体产业成为众多国家或地区的重要事项。 失去芯片制造业的美国认为半导体产能70%集中于中国台湾地区是不安全的，也正因如此，在2021年提出了“芯片法案”，希望借此刺激美国晶圆制造产业。当然，砸钱是有用的。英特尔、台积电、三星、环球晶圆都表示将赴美建厂。英特尔计划在美国俄亥俄州建造至少2个芯片制造厂、台积电在亚利桑那州兴建一座120亿美元（约合人民币804.56亿元）的5纳米厂。 但在今年上半年，“芯片法案”似乎无法起到刺激产业的作用。究其原因在于时间，芯片法案已经提出逾一年，在美国众议院与参议院的轮番踢皮球下，半导体企业的期待变成了失落的等待。 现在，英特尔已无限期延后俄亥俄州200亿美元芯片厂，日经亚洲报道称，英特尔表示，“芯片法案的进度比原本预期缓慢，不知何时才能敲定”。台积电也表示在美建厂的速度视美国政府的补贴而定。 美国的制造“焦虑”似乎已经无法在唤醒大厂的兴趣。 除去美国，日本也同样有“焦虑”，但日本的焦虑是关于其一直占据优势的功率半导体。尽管2021年日本企业在功率半导体公司销售额排名前十位中占据五席，但相较前一年其合计市占率下降的1.2个百分点。日经也多次因此发出担忧，认为中国大幅增产的功率半导体可能会抢夺日本的市场份额。 兴起力量：中国半导体实力不断增长 在2022年上半年，中国半导体出现了很多惊喜。从政策来看，上半年中各地方政府开始推出重磅政策。其中深圳大手笔的规划了对半导体与集成电路产业的布局。提出到2025年，产业营收突破2500亿元，形成3家以上营收超过100亿元和一批营收超过10亿元的设计企业，引进和培育3家营收超20亿元的制造企业。 此外，深圳地区发力存储产业，深圳国资成立50亿DRAM芯片企业，并且任命坂本幸雄为首席战略官。要知道，坂本幸雄是日本半导体产业的领袖，是前尔必达存储社长。这些举措，透露出了深圳进一步发展半导体的决心。 此外，合肥、济南也在上半年先后发布集成电路本地化政策，以推动当地半导体的发展。合肥对集成电路设计企业、高校院所对拥有自主知识产权产品开展多项目晶圆(MPW)流片，按照流片费用70%给予补助，年度补助总额最高300万元(高校院所最高150万元)。济南提出在半导体方面，到2025年培育8-10家龙头企业，20家以上具有核心竞争力的领军领先企业，形成500亿级产业规模。 中国的产业创新方面，上半年最为重要的方向是存储大厂长江存储将跳过原定 192 层技术，直接挑战 232 层 NAND，并于 2022 年底量产。这是什么概念?根据此前韩国研究机构OERI的一份报告，其表示中韩闪存技术差距目前已经缩短至两年，理由是三星和SK海力士明年初会量产超200层闪存，长江存储则要到2024年。比预测中提前两年量产，这代表着中国存储差距的不断缩小。 中国的半导体发展势头凶猛。数据显示，在过去四个季度中，全球20家增长最快的芯片行业公司中，有19 家来中国大陆。彭博社对此评价为：“遭受美国制裁后，中国芯片行业增速比全球任何地方都快。” 到现在，2022年已经过半。在2022年疫情依旧没有过去，半导体在疫情的影响下一点点变化。上半年过去，那些预计2022下半年实现的量产与突破，是否能够准时兑现，ICVIEWS将持续观察。
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