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《AKHAN发表了涉及金刚石半导体材料制造的日本专利》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2017-11-20

  • 专门从事实验室生产的电子级金刚石的制造和应用的位于美国伊利诺斯州Gurnee市的AKHAN半导体公司表示，日本专利局已经发布了其专利JP6195831（B2），其涵盖了制造金刚石半导体材料，核心应用，包括汽车，航空航天，消费电子，军事，国防和电信系统。

    创始人兼首席执行Adam Khan表示：“此次发行保护了我们在金刚石研究领域的领导地位的权益。”他表示，在继今年发布的台湾金刚石半导体专利以及美国主要的金刚石透明电子专利之后，日本专利发行是AKHAN在金刚石半导体领域的领导地位的又一证明。

    基于金刚石的技术能够提高功率密度，并为消费者创造更快，更轻，更简单的设备。该公司认为，其比硅芯片更便宜，更薄，其电子产品可能成为高能效电子产品的行业标准。

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相关报告

  • 《中国半导体晶圆制造材料产业分析》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：tengfei
    • 发布时间：2017-11-20
    • 半导体晶圆制造材料和晶圆制造产能密不可分，近年随着出货片数成长，半导体制造材料营收也由2013年230亿美元成长到2016年的242亿美元，年复合成长率约1.8%。从细项中可看出硅晶圆销售占比由2013年35%降到2016年的30%。 与先进制程相关的光阻和光阻配套试剂(用来提升曝光质量或降低多重曝光需求的复杂度)，以及较先进Wafer后段所需的CMP制程相关材料销售占比则提升，可见这几年材料需求的增长和先进制程的关联性相当高。  图：2013年与2016年晶圆厂制造材料分占比 此外，从2016年晶圆制造材料分类占比可看出，硅晶圆占比最大为30%，随着下游智能终端机对芯片性能的要求不断提高，对硅晶圆质量的要求也同样提升，再加上摩尔定律和成本因素驱使，硅晶圆稳定向大尺寸方向发展。目前全球主流硅晶圆尺寸主要集中在300mm和200mm，出货占比分别达70%和20%。 从硅晶圆面积需求的主要成长来自300mm来看，也证实在晶圆制造中，较先进的制程还是主要的需求成长来源；此外，硅晶圆在2013～2016年出货面积年复合成长率达5.8%，高于硅晶圆产业同时期的营收成长率，可见硅晶圆平均价格显著下滑。 由于硅晶圆是晶圆制造的主要材料，在此轮半导体产业复甦中，特别是在中国芯片制造厂积极扩张产能下，预计短期内硅晶圆产业将同步受益。 根据2016年全球主要硅晶圆厂商营收资料，前六大厂商全球市占率超过90%，其中前两大日本厂商Shin-Etsu和SUMCO合计全球市占率超过50%，台湾环球晶圆由于并购新加坡厂商SunEdison Semiconductor，目前排名全球第三，2016年销售占比达17%。 中国半导体材料分类占比市场状况与全球状况类似，硅晶圆和封装基板分别是晶圆制造和封装材料占比最大的两类材料。从增长趋势图可看到2016～2017年中国半导体材料市场快速增长，无论是晶圆制造材料还是封装材料，增长幅度都超过10%。 图：2012~2017年中国晶圆制造材料市场变化 中国晶圆制造材料中，关键材料主要仍仰赖进口，但随着政府政策大力支持和大基金对产业链持续投入，已出现如上海新升半导体、安集微电子、上海新阳与江丰电子等颇具实力的厂商。 这些厂商在政策支援下，积极投入研发创新，各自开发的产品已初见成效，现已成为中国半导体材料产业中坚力量。根据中国新建晶圆厂和封测厂的建设进程，多数建设中的产线将在2018年陆续导入量产，届时对应的上游半导体材料产业将出现新一轮爆炸性成长。 1 中国半导体制造材料产业发展趋势 在中国国家政策支持下，大基金和地方资本长期持续投入，中国集成电路产业快速发展，官方目标是以「制造」带动上下游全产业链共同进步，在此过程中，需要不断完善和优化产业链各环节，掌握核心环节重点突破，逐步摆脱核心领域长期依赖进口的窘境。 半导体材料产业具有产品验证周期长和龙头垄断等特点，想要顺利打入国际一线客户厂商将非常困难，一般芯片生产商在成功认证材料商后，很少会更换供应商，例如全球前六大硅晶圆厂商几乎供应全球90%以上的硅晶圆，中国集成电路硅晶圆基本上全部依赖进口。 中国半导体材料厂商要想尽快打入市场，不仅要加强研发和拿出高质量产品，还要在政府的支持和协调下，优先从当地芯片制造厂商着手，完成在当地主流芯片生产厂商的成功认证，从而进一步实现以中国国产替代进口。 对内资源重整是中国半导体材料产业未来发展重要趋势，综观中国半导体材料厂商，对应下游产品普遍倾向中低阶，且分布繁杂分散，即便在中低阶材料供应上，内部也容易出现恶性竞争；而不仅在核心材料如光阻、硅晶圆片与光罩等材料上，落后于世界先进水平，在常用试剂材料上，也仅有少数厂商能达到下游一线厂商的稳定标准。 目前中国半导体产业拥有良好的发展机会，政策和资金的大力支持吸引大批厂商集中参与，很多厂商纷纷表明进行产业升级的决心，如许多中小型的太阳能电池板厂商纷纷表示要进军电子级硅晶圆片产业，但电子级硅晶圆材料比电池用硅晶圆纯度高出好几个数量级，两者并不在同一个技术水平，况且太阳能电池板厂商下游与半导体产业链相差甚远，所有的使用者关系需重新建立，也不利于后期产品的认证和销售。 这些问题都需要半导体材料产业集中优势资源，针对各类别半导体材料，以一部分大厂为首，进行资源再整合。 2 中国半导体材料产业面临严峻挑战 现阶段政府政策积极引导，大基金和地方资本支撑，为中国半导体材料产业解决前期资金问题，但钱不一定能买来技术、人才与市场，因此后期中国半导体材料产业将面对更多来自技术、人才与客户认证等方面的严峻挑战。 · 技术挑战 目前中国半导体材料技术方面，挑战主要集中在大硅晶圆、光阻与光罩材料等领域。 在硅晶圆方面，中国主要生产的是6吋硅晶圆，8吋自给率不到20%，12吋硅晶圆以上海新升半导体为首，正处于客户验证阶段，技术水平和产品稳定性仍面临严格考验； 光阻中国产厂商北京科华(合资)和苏州瑞红的产品多应用于LED、面板及部分8吋Fab等中低阶领域； 全球光罩基材基本由日本厂商垄断，Photronic、大日本印刷株式会社与凸版印刷3家的全球市占率达80%以上。 事实上，材料产业相关基础专利技术早已被国际大厂垄断，而基础专利又是材料产业必备要素，同时国外厂商又不愿将专利出售给中国，因此在基础专利瓶颈的突破上进度缓慢。 · 人才挑战 突破技术的关键在于人才。近期关于中国集成电路产业人才短缺和人才挖角有诸多讨论，根据统计，截止2020年中国集成电路产业中高阶人才缺口将突破10万人，中国半导体材料产业多年来发展缓慢，与其人才储备严重不足息息相关。目前政府已为半导体材料产业清除政策和资金障碍，下一步将着重解决人才引进和人才培养方面的问题。 · 认证挑战 与半导体材料认证紧密相连的就是产品良率，良率好坏决定代工厂直接竞争力，因此各中下游代工制造厂商对上游材料的认证非常严格，某些关键材料的认证周期可长达2年甚至更久。 一旦认证成功，制造厂商和上游材料厂商将紧紧绑定在一起，只要上游材料商保证供应材料的持续稳定性，中端制造商将不会冒险考虑更换供应商，如今中国半导体材料产业快速发展，如何成功嵌入客户供应链将是未来面对的一大难题，在此期间，如果政府出面对合作厂商进行协调，将有助于加速半导体材料产业取得当地厂商的认证。 3 小结 中国当地半导体材料产品多偏向应用于LED、面板等中低阶应用，用于集成电路生产的材料依然以进口为主，中国生产替代空间非常庞大。未来随着多条中国新建晶圆制造产线陆续投产，预计2018年将为中国当地半导体材料产业发展带来新契机。 未来中国半导体材料产业发展趋势将从两方面同步进行： · 集中优势资源，针对各类别半导体材料，以一部分大厂为首，进行资源再整合； · 建立完善的半导体材料体系，加快核心材料的研发，实现中国国产替代。 中国半导体材料产业虽然克服了政策和资金的障碍，但仍面对来自技术、人才与客户认证等方面的严峻挑战。 未来产业将着重解决以下问题：基础专利瓶颈突破进展缓慢、半导体材料人才储备和培养严重不足、联合政府协调作用，以及率先突破当地认证关卡。 目前中国半导体材料产业虽然比较薄弱，关键材料仍以进口为主，但随着政府政策大力支持和大基金对产业链持续投入，已出现颇具实力的厂商，在积极投入研发创新下，各自开发的产品已初见成效，现已成为中国半导体材料产业的中坚力量。 因为制程精细度要求(技术规格)和影响(制造材料的影响会直接反映在芯片表现上，有些中低阶应用的封测材料和芯片的直接表现影响较小)，半导体制造材料面对的是比封测材料更高的进入障碍(由于制程复杂度的差异，相较于封测材料，材料进入晶圆制造产线评估的难度较高，且接受度略低)，这也使得同样是进口替代。 目前中国推广的项目主要集中在裸晶(Starting Materials)、光阻(从LED放量)与靶材(后段金属制程)等产值大，且较易独立评估技术指标的产品。由此可知，中国半导体晶圆制造相关材料产业需要获得更多支援，才能提高产业的竞争力。
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  • 《上游材料供应受限 半导体与OLED面板本土化制造优势或将丧失》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2018-06-29
    • 2018年6月25日，环球晶的新竹股东会议披露的内容详情，再次引起了中国国内半导体行业的重视。股东会上董事长徐秀兰表示，目前全球硅晶圆的主要产能集中在前5家，市占达95％以上，该5大厂目前都没有大幅扩产的动作，只有合理的去瓶颈措施，全球前5大厂产能至2019到2020年都已经被预订了。 环球晶为全球第三大半导体硅晶圆厂，徐秀兰认为，半导体硅晶圆供应仍短缺，环球晶的产能至明年止都满载，2020年的接单已满一半，市场供应相对紧张。环球晶去年的合并营收为新台币462亿元，年增151％，营业净利为新台币74亿元。今年5月营收为新台币47．79亿元，年增30．2％，创下历史次高，累计前5月营收为新台币232．72亿元，年增31．8％。 实际上，从上月下旬供应链传出的消息称，受智能语音音箱、无线充电底座等设备的出货增长过快，以及in－cell全面屏芯片需求增长，市场上8寸的硅晶圆材料出现较大的供货缺口，部分上游材料商已通知晶圆厂商将调高价格二到三成。 由于此次涨价幅度是前两年的二到三倍，加上年前又多收了各晶圆厂约一到二成的产能订金，8寸晶圆厂也表示一定要调高芯片出厂价格，涨价幅度将在原来的基础上调高10～15％左右。另外，由于上游8寸硅晶圆材料供应短缺，芯片的交期也将延迟25天到45天左右。 而相对来说，12寸的硅晶圆则由于新建晶圆厂的产能与硅晶圆材料新建产能，目前还没有明显的时间冲突，不管是材料供应和价格都相对要平缓一些。但随着中国国内的新建晶圆厂建设起来，这个平衡的局面或将还会打破。同时如何应对中国国内厂商的就近配套服务需求，也将成为行业需要解决的现实问题。 在推行了近四十年的改革开放政策之后，中国境内的经济快速发展，不但为全球带来一个庞大的消费市场，也为全球民生工业制造业积累了大量的生产线工人，同时也吸纳了全球的资本注入到中国市场，在消费类电子产业链下游的零组件加工和整机组装部分，复制出了全球最大的廉价产能出来。 特别是近十年来，随着中国民生制造业的产能继续向产业链中游的零组件上快速复制，也吸引着越来越多的全球资本，往中国市场上投放产业链上游元件厂商与材料产能，来满足中国境内市场上零组件产能爆发后的配套需要。 其作为现代制造业关键基础元件部分中的半导体芯片行业，一直以来是中国境内民生制造业的最大宗采购商品，近两年来也在继机身材料、线路板、显示屏成功本土化生产之后，成为第四大涌入中国境内的产能转移标的。 为了配合中国境内厂商的产能需求，包括台积电、联电、 Global Foundries 等在内的多家海外晶圆代工企业将在中国内地投放新的产线，一来避免老旧产线退役后的新工艺产能更替出现产能缺口，二来也可以充分利用中国内地的产业配套政策，低成本的实现与下游客户就近配套服务。 此外，中国内地本土投资的晶圆代工厂包括中芯国际、华力微电子等，也开始利用中国本土制造的低廉制造成本与本土服务优势，陆续承接来自全球市场范围内的订单，成为高速发展市场行情下新增产能的重要补充部分，在未来 2 年内也将有多条产线投产。 据行业统计，在 2017－2020 之间全球将新建约62 座晶圆厂，其中 26 座晶圆厂的生产产能设在了中国内地。 这种情况跟中国发展OLED显示面板的情况十分相似，有数据显示，全球正在运营和已经开建的OLED面板线约有27条，其中韩国有10条，中国台湾有1条，日本有2条，剩下的14条全在中国内地。 大量的晶圆厂在中国内地建设起来，肯定就会对未来十年内的中国民生制造业繁荣，起到很好的上游核心元件供给保障作用，同时也将带动中国内地与芯片相关的配套产业快速发展，全面引导中国的民生制造业技术进步与产业升级。 不过，半导体芯片行业在中国境内的发展状况也与OLED面板遇到的情况相似，除了量产技术受限于行业内少部分熟练员工与工程师之外，在上游的关键原材料方面，本土化配套能力很低，还需要全球的资本与技术进行充分合作，才能有效解决。 以OLED 材料领域为例，中国国内的OLED产能充分释放以后，中国国内将成为全球第二大的OLED面板生产基地，但在OLED 材料领域，OLED单体的终端材料生产和有机材料技术掌握在海外公司手中。目前 OLED 单体终端厂商主要是韩国、日本、德国和美国厂商，包括韩国三星 SDI、LG 化学、德山金 属、斗山、日本出光兴产、堡土谷化学、美国 UDC、德国默克等公司。而目前中国国内企业主要从事 OLED 中间体和单体粗品生产，中国国内 OLED 中间体、单体粗品的供应商主要包括万润股份、西安瑞联、濮阳惠成、北京阿格蕾雅、吉林奥来德等，其中万润股份、濮阳惠成、西安瑞联等都已实现规模量产并进入海外OLED 材料供应链，得到了OLED单体生产厂商的认可。 但在OLED单体生产领域，中国境内的材料企业限制新进企业的主要门槛是升华材料的专利，当前主流的有机材料技术大多被海外公司所有，且海外公司给这些技术进行了专利保护。也就是说中国境内的材料企业或OLED面板厂商，如果想要快速获得相关的量产技术与产能布局，就需要与海外的这些OLED单体专利与量产技术持有公司，进行深度的合作，才能有效解决。 实际上半导体芯片在中国国内的发展，同样也遇到了与OLED类似的问题。有数据显示，目前中国国内的晶圆代工产能位居全球第二位， 2017 年市占率将近 15％，未来中国内地的新产能开始产出后，晶圆代工产能在全球占比还将快速提升。 事实上，除了上面提到新建的26座晶圆厂外，中国内地现在已有50 余条晶圆生产线，分布于北京、上海、天津、西安、厦门、 以及合肥等多个城市，仅管都是一些相对低端的产能，产出与效益也不如后期投建的8寸、12 寸晶圆厂高。未来随着中芯国际、华力微电子、台积电、联芯、晶合、万国 AOS、德科玛、 以及紫光等持续投入 12 寸晶圆厂生 产线开始量产，加上德科玛、中芯国际、士兰微、 以及 Silex 于 8 寸晶圆厂的产能扩充完成后，中国国内晶圆代工产能占全球的比重，肯定会在现有的基础上出现较大的增幅。 然而大量的晶圆厂在中国国内建设了起来，但作为半导体芯片的核心材料部分，中国国内不仅产业配套十分残缺，而且也遇到了同样的技术、设备来源、工艺专利和量产经验等困境。其中以晶圆制造中占比最大的基础材料硅片和硅基材料为例，其比重占半导体制造材料约为 36％。但高端材料与生产材料的制造设备来源，基本上都是海外企业供应。 硅片的生产过程非常复杂，从硅石到硅片需要经过提纯、熔铸、拉棒、切割、抛光、清洗等多道工序。 一般而言，硅片要经过硅石的三步提纯制备出纯度为 99．9999999％的半导体级硅，而且现在12寸先进制程的晶圆厂，要求的纯度早已突破小数点后11们的目标。 硅石提纯后，再通过熔铸、拉棒等工艺流程生产成适当直径的硅锭，最后被切割、抛光、清洗并通过质检环节后，才可完成的用于下游生产的薄硅片的制备。而这期间，不管是加工环境、加工设备，还是辅用材料等，都不能对硅石材料有任何的污染，影响硅的纯度。 目前全球的硅片和硅基材料，主要由日本信越化工、日本 SUMCO、台湾环球晶圆、德国 Siltronic、韩国 LG Silitron 五家提供，它们的总产能占到了全球的95％以上，可以毫不客户的说，除了这五家厂商外，其它生产厂商所生产的硅片和硅基材料，基本上都用在了晶圆厂的测试片生产上，基本上没有用于正常的芯片量产中。 实际上，中国国内在民生制造业产业链中、上游的相对落后，导致了中国材料产业起步较晚，且受到技术、 资金、以及人才的限制，中国国内材料产业总体表现出数量偏少、企业规模偏小、技术水平偏低、以及产业布局分散的特征。 所以说，中国国内这些新建的晶圆厂要健康发展起来，一个健康而充裕的上游材料配套产业链肯定不可或缺。中国国内发展半导体产业也与现在行业发展OLED面板一样，如果想要快速获得相关的量产技术与产能布局，就需要与海外的材料专利与量产技术持有公司，以及相关的量产设备与维护企业等进行深度的合作，通过引进资本、人才、技术及管理等方面，才能有效解决。 否则的话，可能中国国内的元器件产能是上来了，但最终的本土化成本与就近配套服务优势，很容易就被上游原材料的配套成本所倾蚀，不但难以实现全球优质产能配套服务的目标，甚至还将导致中国国内相关行业的全面亏损。 所以也只有在与海外企业这些充分的合作基础上，中国国内企业才有可能在取得了量产技术之后，并真正获得了一定的量产经验积累与行业技术沉淀，或许有机会解决好类似半导体芯片与OLED面板等新型先进器件的与材料的原始创新难题，真正的做到上游材料国产化目的完成全球先进产能的配套服务。
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