• 快讯 Yole: 超过50亿美元用于micro-LED研发

    来源专题:集成电路
    编译者:shenxiang
    发布时间:2021-04-14
    根据Yole Dédeveloppement在《2021年微型LED显示器——知识产权前景与分析》报告中估计,截至2021年第一季度,已经有超过50亿美元的资金用于微型LED开发。其中,苹果公司研发占比26%,其他公司研发和投资占比37%,初创企业投资占比24%,收购费用占比13%。中国企业在很大程度上占据了市场活动的主导地位,其次是韩国企业。LG和三星在2019年表现强劲,并在2020年在新应用方面保持同步。 在专利申请方面,目前有近480个机构提交了4093项专利家族(合计8900多件专利)。在这4093项专利家族中,2020年申请的专利家族占比高达40%(1637项),近三年占比为81%。截至2020年1月,授权专利占比35%,有53%的专利处于申请状态。特别是,京东方、LG和三星都有大量处于申请状态的专利,CSOT也紧随其后。 三星公司有130多项新专利家族重点围绕其显示部门的自组装纳米棒LED技术(通常称为量子发射二极管,即QNED)。专利表明技术正在成熟,将应对QNED从实验室转移到工厂所带来的挑战。 CSOT和京东方在2019年引领专利申请,2020年仍接近最高水平。初创公司PlayNitride(该公司在2020年又筹集了5000万美元以扩大产能)非常活跃,这对Facebook等领先的面板制造商和原始设备制造商(OEM)构成挑战。Aledia于2019年搬进新的研发设施,2020年筹集了近9500万美元建设一家工厂,同时也在加速其专利申请,并逐步接近XDisplay等历史领袖。之前缺席的面板制造商(如Japan Display, CEC Panda, HKC and Sakai Display)目前也已开始进行专利申请。 Micro LED这个领域越来越拥挤,但有实力的机构还有投资机会。2019年末和2020年初,Konka和Visionox宣布计划分别投资3.65亿美元和1.75亿美元用于微型和微型LED开发和生产增长。Konka仅于2019年和2017年首次提交微控专利,但两家公司都已经拥有大量待处理申请,其中一些申请显示出惊人的成熟度。 苹果公司的专利申请在2017年达到顶峰。然而,新应用程序的质量和细节显示了该公司的技术处于领先地位。收购Tesoro意味着苹果公司正朝着实现批量生产而非基础技术开发的方向转变或扩张。台湾半导体制造有限公司(TSMC)首次出现在Yole的专利分析库中,该公司有望成为苹果的主要合作伙伴之一。 Yole总结,第一批微型LED显示屏的商业化即将到来,Vuzix的新增强现实(AR)眼镜采用JB Display的微型LED显示屏,三星的模块组件110英寸、99英寸和88英寸电视采用PlayNitride的芯片。
  • 快讯 北京大学提出制备大面积二维半导体碲化钼(MoTe2)薄膜新方法

    来源专题:集成电路
    编译者:shenxiang
    发布时间:2021-04-13
    二维层状半导体材料具有几个原子层厚度,同时能够保持较高载流子迁移率,是抑制短沟道效应、进一步缩小晶体管尺寸的重要备选材料。然而,目前制备大面积二维半导体薄膜的方法大多采用不同成核点成核、晶畴生长拼接而成。这种方法会在晶畴之间形成晶界,而且不能保证半导体薄膜100%的覆盖率,从而限制了基于这类薄膜制备的器件的性能和均一性。基于大面积集成电路对于半导体器件性能以及均一性的要求,在器件基底上直接制备晶圆尺寸连续二维半导体单晶材料是产业界、科研界亟待解决的科学和技术问题。 为此, 北京大学叶堉研究员课题组 提出了一种利用相变和重结晶过程制备晶圆尺寸单晶半导体相碲化钼(MoTe2 )薄膜的新方法。过渡金属硫属化合物是二维材料中非常重要的一类。MoTe2由于其金属相(1T&apos)与半导体相(2H)之间的自由能差异非常小,为在MoTe2中实现两个相之间的可控相变提供了基础。实验中,他们首先通过碲化磁控溅射钼膜的方法得到含有碲空位的晶圆尺寸多晶1T&apos相MoTe2薄膜。然后,通过定向转移技术将机械剥离的单晶MoTe2纳米片作为诱导相变的籽晶转移到1T&apos-MoTe2晶圆的正中央,通过原子层沉积的致密氧化铝薄膜隔绝1T&apos相MoTe2薄膜与环境中的Te原子接触抑制其他成核。之后在种子区域内打孔,使种子区域成为Te原子补给并维系1T&apos到2H相变的唯一通道,通过面内二维外延实现了单一成核相变生长的单晶薄膜(图1)。实验中发现,籽晶首先通过1T&apos/2H的垂直界面诱导了种子底部1T&apos相MoTe2的相变,进而形成了面内的1T&apos/2H的异质结继续诱导相变的发生。整个相变过程伴随着以异质界面处2H相MoTe2为模板的重结晶过程,使得相变后的整个薄膜的晶格结构和晶格取向与籽晶完全一致,最终得到晶圆尺寸的单晶MoTe2薄膜。该制备方法通过原子的扩散和重排过程实现,无需以衬底为模板,因此可以在非晶的SiO2衬底上进行,为后续的器件制备提供了基础。 图1a 晶圆尺寸单晶MoTe2薄膜的制备过程示意图。 b 制备的MoTe2薄膜的光学照片。 c 种子区域的STEM表征。 将得到的晶圆尺寸单晶MoTe2作为模板,通过再次蒸镀钼膜以及再次碲化的方法,可以在垂直方向上实现对该晶圆的快速外延,制备二维半导体的块材单晶晶圆。结合晶圆尺寸的二维层状材料的剥离转移技术,有望实现晶圆尺寸单晶单层MoTe2半导体的批量制备。 以该薄膜为沟道材料,结合课题组之前发展的MoTe2相变工程方法制备的大面积1T&apos/2H/1T&apos相面内异质结场效应晶体管阵列,器件体现出100%的良率,并具有很好的电学性能,且其电学性能表现出很好的均一性。 该工作以“Seeded 2D epitaxy of large-area single-crystal films of the van der Waals semiconductor 2H MoTe2”为题,于2021年4月9日在线发表于学术期刊《科学》(Science)上。 论文原文链接: https://science.sciencemag.org/content/372/6538/195.full
  • 快讯 实用半导体自旋电子学的突破:信息在室温或室温以上在电子自旋和光之间有效交换

    来源专题:集成电路
    编译者:shenxiang
    发布时间:2021-04-13
    未来可能会使用信息技术,利用电子自旋在量子计算机中存储、处理和传输信息。在室温下使用基于自旋的量子信息技术一直是科学家们的目标。来自瑞典、芬兰和日本的一组研究人员现在已经构建了一种半导体元件,在该元件中,信息可以在室温或室温以上的条件下有效地在电子自旋和光之间交换,此研究成果发表在《自然光子学》上。 自旋电子学——未来信息技术的一个很有前途的候选者——利用电子的量子特性来存储、处理和传递信息,比传统电子产品更快的速度和更低的能耗。   近几十年来,自旋电子学的发展是基于金属的使用,这对存储大量数据的可能性具有重要意义。基于半导体的自旋电子学的一个重要优势是可以将自旋状态表示的信息转换为光,反之亦然。这种技术被称为光自旋电子学。这将使基于自旋的信息处理和存储与通过光传输的信息融合成为可能。   光自旋纳米结构中的量子点由砷化铟(InAs)制成。每个量子点的厚度大约是人类头发厚度的1万倍。   由于现在使用的电子是在室温或更高的温度下工作的,自旋电子学发展中的一个严重问题是,当温度升高时,电子倾向于改变自旋方向并使其随机化。这意味着由电子自旋态编码的信息丢失或变得模糊。因此,在室温或更高的温度下,我们可以使所有电子基本处于相同的自旋状态并保持它,换句话说,它们是自旋极化的,这是发展半导体自旋电子学的必要条件。以往的研究在室温下获得了60%左右的最高电子自旋极化,无法实现大规模的实际应用。   Linköping大学、坦佩雷大学和北海道大学的研究人员现在已经在室温下实现了超过90%的电子自旋极化。即使到了110°C,自旋极化仍然保持在很高的水平。这项技术进步,是基于研究人员从不同半导体材料层构建的光自旋电子纳米结构。它包含被称为量子点的纳米级区域。每个量子点的厚度大约是人类头发厚度的1万倍。当一个自旋极化的电子撞击一个量子点时,它会发出光——更精确地说,它会发出单个光子,其状态(角动量)由电子自旋决定。在自旋电子学、光子学和量子计算中,量子点作为电子自旋和光之间的信息传递界面具有巨大的潜力。该研究成果证明,在室温下,利用相邻的自旋过滤器远程控制量子点的电子自旋是可能的。   这些量子点由砷化铟(InAs)和一层砷化镓氮(GaNAs)组成,起自旋过滤器的作用。在它们之间夹有一层砷化镓(GaAs)。类似的结构已经被用于基于砷化镓的光电技术中,研究人员相信这可以使自旋电子学与现有的电子和光子元件更容易集成。 论文信息:"Room-temperature electron spin polarization exceeding 90% in an opto-spintronic semiconductor nanostructure via remote spin filtering", Yuqing Huang, Ville Polojärvi, Satoshi Hiura, Pontus Höjer, Arto Aho, Riku Isoaho, Teemu Hakkarainen, Mircea Guina, Shino Sato, Junichi Takayama, Akihiro Murayama, Irina A. Buyanova and Weimin M. Chen, (2021), Nature Photonics, published online on 8 April 2021, doi: 10.1038/s41566-021-00786-y
  • 快讯 美国半导体工业协会与波士顿咨询集团合作发布《在不确定的时代加强全球半导体供应链》报告

    来源专题:集成电路
    编译者:Lightfeng
    发布时间:2021-04-13
    2021年4月1日,美国半导体工业协会(SIA)与波士顿咨询集团(BCG)合作发布了一份研究报告,分析了全球半导体供应链的利益和脆弱性,并建议政府采取行动以确保其长期实力和复原力。该报该题为《在不确定的时代加强全球半导体供应链》,报告中发现,尽管当前全球半导体供应链结构在过去30年中已经通过巨大的创新实现了生产力和成本节省,但是在供应链中新的漏洞已经表露出来,这必须通过政府行动来解决,包括采取激励措施来促进国内芯片生产和研究。 Qorvo董事兼SIA董事会主席Bob Bruggeworth表示:“半导体是人类历史上伟大技术进步的动力基础,对于美国经济、国家安全和关键基础设施而言必不可少。政府对国内半导体制造和研究的投资将有助于解决供应链中的漏洞,并确保能有更多的基本芯片在美国国内生产。” 关键报告调查结果: 1.高度专业化的全球半导体供应链能够给该行业带来持续的技术创新,使消费者受益,并创造巨大的价值。在每个地区建立完全自给自足的本地供应链的将需要至少1万亿美元的投资,这将导致半导体价格整体上涨35%至65%,最终导致消费者电子设备成本上升。 2.在全球半导体供应链中,地理区域专业化分工出现漏洞,价值链上有超过50个点,每一个地区占全球市场份额的65%以上,这个问题就是单点故障。如果因自然灾害、基础设施关闭或国际冲突而中断,就可能导致基本芯片供应严重中断。例如,全球半导体制造约75%集中在中国和东亚,该地区极易遭受高地震活动和政治局势的影响。此外,目前全球最先进的半导体生产能力(低于10纳米)主要位于台湾(92%)和韩国(8%)。这些先进的芯片对美国的经济、国家安全和关键基础设施至关重要。假设极端情况下,台湾代工厂中断一年,可能会导致全球电子供应链停顿,从而造成严重的全球经济中断,如果要永久中断,则可能至少需要三年时间和3500亿美元的投资,才能在世界其他地方建设有能力取代台湾的铸造厂。 3.需要政府采取行动来解决全球半导体供应链中的漏洞,并确保其长期实力和弹性。为降低供应中断的风险,美国政府应制定以市场为导向的激励计划,扩大美国的半导体制造能力和扩大某些关键材料的供应。这种激励措施带来的额外能力将使美国国内能够满足对国防、航空航天和关键基础设施中使用的高级逻辑芯片的需求。 该报告还呼吁政府采取以下行动,以提高供应链的长期弹性: 确保国内外公司都享有平等的竞争环境,并强有力地保护知识产权; 促进研发和技术标准方面的国际合作和全球贸易; 投资基础研究、STEM教育和劳动力发展; 制定先进的移民政策,使领先的全球半导体集群能够吸引世界一流的人才; 建立明确、稳定的框架,针对性地控制半导体贸易,避免对技术和供应商的限制。 新航总裁兼首席执行官约翰·诺弗(John Neuffer)表示:“全球半导体短缺明显的突出了供应链中断的风险,美国政府需要迅速采取行动,投资国内芯片制造和研究。我们期待与国会和政府领导人合作,促进美国半导体的生产和创新,使美国在这项基础技术上保持领先地位。”
  • 监测快报 集成电路信息简报

    来源专题:集成电路
    编译类型:快报,简报类产品
    发布时间:2021-04-14
    《集成电路信息简报》服务对象是集成电路、芯片领域的相关领导、科技战略研究专家、科技一线工作者。简报内容力图兼顾科技决策和管理者、科技战略专家、领域科学家以及企业管理和研发人员的信息需求,报道集成电路、芯片领域(目前聚焦半导体工艺技术、集成电路封测、集成电路设计、集成电路制造与应用、后摩尔定律时代的集成电路)的国际科技战略与规划、科技计划与预算、重要科技政策与管理、科技进展与动态、科技前沿与热点和重大科技研发与应用等方面的最新进展与发展动态,定期提供集成电路、芯片领域热点方向的跟踪扫描信息。