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《半导体的领域变得更广阔》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： Lightfeng
  • 发布时间：2016-09-05

  • 半导体进入新的垂直行业后将需要一个与过去不同的做法，需要一定程度的了解以满足每一个垂直的需求。在每一个优化的关键因素背后，如特定行业的性能，功能性，可靠性和成本，这些都是必要的。

    在生产方面，对低成本，低功耗，边缘的低层次处理的需求将会让我们回到使用旧的处理节点上。比如，物联网的酷炫结果就是我们可以重新使用旧的制造设计，这对于边缘网络传感器来说是足够好的。物联网可以在我们10年前开发的东西上变得疯狂。

    每一个垂直行业有着不同的要求，我们需要在每一个方面都拥有专家，也许就是由那些在传统半导体中看到和评估风险的人们引导的。

    我们这些见过半导体成长的人，当然也为在新兴技术空间里的无数机会而兴奋不已。你会听到很多像这样进行探讨的主题，2016年10月20日至21日，在加州的圣地亚哥，在IEEE技术时光机会议上进行辩论。

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    • 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：2020-08-04
    • 7月31日（北京时间），上海交通大学与中国科学院上海硅酸盐研究所等单位合作，在无机塑性半导体领域取得重大突破，相关成果以“Exceptional plasticity in the bulk single crystalline van der Waals semiconductor InSe”为题发表在Science上（Science, 2020, 369（6503）：542-545）。该研究发现，二维结构范德华半导体InSe在单晶块体形态下具有超常规的塑性和巨大的变形能力，既拥有传统无机非金属半导体的优异物理性能，又可以像金属一样进行塑性变形和机械加工，在柔性和可变形热电能量转换、光电传感等领域有着广阔的应用前景。史迅教授/研究员、Jian He教授、陈立东研究员为本文通讯作者；魏天然助理教授、金敏教授、王悦存副教授为共同第一作者。该研究参加单位包括上海交通大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、上海电机学院、西安交通大学、中国科学院宁波材料所、Clemson University。 当前，柔性电子领域蓬勃发展，推动着社会的信息化和智能化进程。作为柔性电子器件的核心，半导体材料期望具有良好的电学性能与优异的可加工和变形能力。然而，现有的无机半导体尽管电学性能优异，但通常具有本征脆性，其机械加工和变形能力较差；而有机半导体虽具有良好的变形能力，但电学性能普遍低于无机材料。开发兼具良好电学和力学性能的新型半导体有望推动柔性电子的迅速发展。 史迅与陈立东等开创性地提出无机塑性新型半导体新概念，在具有优异电学性能的无机半导体中实现良好可加工和变形能力，将有机材料和无机材料的优点合二为一。2018年，他们发现了首个室温塑性半导体材料——Ag2S，并揭示了其塑性变形机制（Nature Mater. 2018, 17: 421）；随后通过电性能的优化使其同时具有良好柔性/塑性和热电性能（Energy Environ. Sci. 2019, 12: 2983），开辟了无机塑性半导体和柔性/塑性热电材料新方向。 受Ag2S准层状结构与非局域、弥散化学键特性的启发，该研究聚焦一大类包含范德华力的二维结构材料，并在其中发现了具有超常塑性的InSe晶体。对二维材料而言，单层或薄层样品很容易发生弹性变形，表现出一定的柔性；然而，当厚度增大时，二维材料通常因其较弱的层间作用力极易发生解理，因此块体形态下的变形能力很差。而该研究发现，不同于多晶形态下的脆性行为，InSe单晶二维材料在块体形态下可以弯折、扭曲而不破碎，甚至能够折成“纸飞机”、弯成莫比乌斯环，表现出罕见的大变形能力（图1）。非标力学试验结果进一步证实了材料的超常塑性，其压缩工程应变可达80%，特定方向的弯曲和拉伸工程应变也高于10%。 图1. InSe单晶块体的超常塑性。（A）晶体结构；（B-D）样品可折叠或弯曲成“纸飞机”、莫比乌斯环、螺旋圈等各种形状而不破裂；（E）沿c轴与（F）垂直c轴方向压缩的应力-应变曲线及压缩前后样品照片。 精细结构表征和原位微纳压缩实验结果表明，InSe单晶块体的塑性变形主要来自层间的相对滑动和跨层的位错滑移（图2A-C），进一步研究发现InSe的变形能力和塑性与其特殊的晶体结构和化学键密切相关。首先，InSe的面内弹性模量仅约53 GPa，远低于绝大多数二维晶体材料（图2D），表明层内本质非常“柔软”，较易发生弹性弯曲。更重要的是，InSe具有独特的层间相互作用，如图2E所示，InSe（001）面之间相对滑移能垒极低，而解理能显著高于其他二维材料以及典型的脆性材料，表明InSe易滑移难解理。差分电荷密度（图2F）与晶体轨道分布密度（COHP）（图2G）计算表明InSe相邻层间除了Se-Se范德华力外，还存在着In-Se之间的长程库伦力。这些多重、非局域的较弱作用力一方面促进层间的相对滑移，另一方面又像“胶水”一样把相邻的层“粘合”起来，抑制材料发生解理，同时保证了位错的跨层滑移。 图2 InSe塑性变形机制与机理。（A）刃位错的反傅里叶变换扫描透射暗场像（IFT-DF-STEM）；（B-C）扫描电镜（SEM）下原位压缩实验，揭示了层间滑动与跨层滑移；（D）常见六方结构二维材料的面内杨氏模量；（E）滑移能与解理能；（F）差分电荷密度与（G）晶体轨道哈密顿分布密度（COHP），间接佐证了层间长程作用力的存在。 基于InSe单晶特殊的力学性质和化学键特性，该工作提出了一个评价和预测（准）二维材料变形能力的X 因子：X = Ec/Es (1/Ein)，其中Ec是解理能，Es是滑移能，Ein是沿着滑移方向的杨氏模量。具有高解理能、低滑移能、低杨氏模量的材料有望具有良好的塑性变形能力。该判据很好地解释了目前已发现的两种无机塑性半导体Ag2S和InSe，也为其他新型塑性和可变形半导体的预测和筛选提供了理论依据（图3）。 图3 不同材料的变形因子与禁带宽度图谱 该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海市科委的资助和支持。 复制下方链接或点击阅读全文查看论文。 论文链接： https://science.sciencemag.org/content/369/6503/542 DOI：10.1126/science.aba9778
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  • 《德国博世收购美国TSI，全球半导体领域再添并购案》
    • 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：2023-04-28
    • 据国外媒体报道，德国博世集团于本周三表示，将收购美国芯片制造商TSI半导体公司的资产，以扩大其碳化硅芯片（SiC）的半导体业务。 目前，博世和TSI公司已经达成协议，但并未透露此次收购的具体细节，且这项收购还需要得到监管部门的批准。 资料显示，TSI是专用集成电路 (ASIC) 的代工厂。目前，主要开发和生产200毫米硅晶圆上的大量芯片，用于移动、电信、能源和生命科学等行业的应用。 而博世在半导体领域的生产时间已超过60年，在全球范围内投资了数十亿欧元，特别是在德国罗伊特林根和德累斯顿的水厂。博世认为，此次收购将加强其国际半导体制造网络。 博世表示，收购完成后，未来几年将投资15亿美元升级TSI半导体在加利福尼亚州罗斯维尔的制造设施。从2026年开始，第一批芯片将在基于碳化硅的200毫米晶圆上生产。 近年来，在光伏储能场景加速导入，以及新能源汽车快速发展下，碳化硅市场将维持供不应求态势。尤其是电动汽车的投放进一步带动了汽车芯片的需求。而随着自动驾驶等功能的增加，汽车芯片数量大约在1200个左右。 博世集团首席执行官Stefan Hartung亦表示，电动汽车增长情况表明，碳化硅芯片需求“正在爆发式增长”。 据市场研究机构TrendForce集邦咨询研究统计，随着相关大厂与汽车、能源业者合作项目明朗化，将推动2023年整体SiC功率元件市场产值达22.8亿美元，年成长41.4%。此外，TrendForce集邦咨询预期，至2026年SiC功率元件市场产值可望达53.3亿美元。
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