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韩国半导体产业坚持自己掌握知识产权 已布局第三代半导体

        三星在美国最新工厂的选址已经确定为德州泰勒市了。新厂投资170亿美元,开工建设的时间计划在2022年上半年,规划建成投产时间在2024年下半年。巧合的是,台积电在亚利桑那州的新厂,投产时间也在2024年。


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三星的野心:打败台积电,当上晶圆代工老大


        三星想坐上晶圆代工厂老大的位置,已经是路人皆知的事情了。台积电当然不会坐以待毙。今年四月份,台积电宣布将在未来三年内,累积投资1000亿美元用于建厂扩产。随后不到一个月的时间,三星也同样宣布了投资计划:到2030年,三星将累积投资171万亿韩元(折合成美元约1450亿元),金额比台积电的投资计划多将近500亿美元。


        在10月份,三星在公布第三季度财报时表示,会继续新建工厂和扩产现有的产线,争取在2026年实现晶圆代工产能增加3倍。关于先进制程工艺的研发进度,三星表示会在2022年上半年量产第一代3nm工艺芯片,到2023年量产3nm工艺芯片的第二代产品。这个量产时间和台积电规划的3nm工艺量产时间非常相近。


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        根据公开的信息,相比台积电3nm还将继续采用FinFET(鳍式场效电晶体)技术,三星表示,其3nm工艺晶圆代工业务将采用3nm GAA技术,将会为业绩表现提供显著的提升作用。


        一系列措施下来,三星无非就是要告诉全世界:在投入上,三星比台积电更愿意花钱;在技术上,台积电有的,三星也要有,而且还更加先进。


        在更加先进的2nm工艺方面,三星也是紧盯台积电。为了开发2nm工艺技术,三星将对第二代MBCFET(多桥通道场效应电晶体)技术进行研发。三星的规划是,在第一代3nm工艺正式量产后一年,导入MBCFET技术进行第二代3nm和2nm工艺的开发。


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三星MBCFET技术


        在开发新技术的同时,三星还不忘对没有面世的技术打一波广告:相比7nm工艺,使用新技术的芯片,在保证相同性能的前提下,面积上将缩小45%,功耗将降低50%,效能则提升35%。不过,三星并没有透漏采用新技术的芯片,价格会上涨多少,以及实际量产的产能情况。


三星与台积电差距还很明显


        虽然三星一直都在追求在先进工艺上,比台积电更快实现量产。先不说在量产时间上,三星能够领先台积电,在量产规模上,三星一直都与台积电有着不小的差距。以2019年作为时间轴,在7nm工艺上,台积电的月产能为10.5万片,而三星却只有2万片。在更加先进的5nm工艺量产规模方面,三星与台积电同样差距巨大:台积电月产能为12万片,三星只有3.5万片。


        这也是为什么三星总是在先进工艺研发规划上比台积电更快,却从来不提量产规模的原因。就算三星能够在先进工艺量产上占得先机,也必须要在量产规模和争取更多订单方面下功夫。


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        不过,有分析机构表示,三星的客户数量正在快速增长,从2017年的35家,到2021年有望突破100家。同时,该机构预测,到2026年,三星的客户数量将会突破300家。


        此次三星将新厂选址在德州,一是为了扩产,二是为了获取北美市场客户。韩国的证券分析师就表示,三星要想打败台积电称为世界第一,就必须从台积电手中抢下苹果的订单。韩国媒体也在为三星出谋划策,指出三星应尽快敲定美国设厂的计划,然后争取到苹果、高通、谷歌的订单,这样才能真正打败台积电。


        对于三星来说,好消息是在前不久已经获得了谷歌手机业务的订单。由于这类订单的竞争难度极大,因此,这对三星来说是开了一个好头,也增强了三星“称霸”全球的信心。


日本的贸易制裁,让韩国决心打造自己的半导体产业链


        要论2019年全球国际大事件,日韩半导体材料贸易争端绝对够资格入选。日本宣布对韩国进口的光刻胶、含氟聚酰亚胺和高纯度氟化氢实行出口管制。结果,韩国从企业、政府到民众都反应剧烈,可见日本对韩国这三种材料的出口管制可谓精准打击。


        为什么整个韩国的反应会这么大。因为光刻胶是芯片和集成电路制造的核心材料,在半导体基座上复刻电路离不开光刻胶。含氟聚酰亚胺是制造折叠屏的关键材料,高纯度氟化氢则主要用来蚀刻硅片。可见这三种材料对晶圆代工和智能手机折叠屏非常重要,而韩国对这些材料的供应链依赖非常深。


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        日本之所以能够对韩国进行贸易制裁,是因为日本基本控制了氟聚酰亚胺和氟化氢的供应。光氟化氢的产量,日本就占据了全球市场的90%,全球半导体企业有70%的氟化氢都是从日本进口的。在光刻胶市场上,日本企业的全球市场占有率也超过了70%。从半导体芯片的材料供应上看,日本企业的综合市场占有率超过了50%,芯片生产所必须的19种材料,日本能供应其中的14种,且都处于行业领先地位。


        日本的精确制裁,除了让韩国感到愤怒,更让韩国意识到建立自己的半导体供应链的重要性。


        韩国政府计划,在之后的十年内,将累积投入4500亿美元,用于原材料、生产设备、零部件等半导体产业链的补齐。按照计划,到2030年,韩国将完善和构建全球规模最大的半导体产业供应链。


韩国开始布局第三代半导体材料


        随着新能源市场的热度不断增高,SiC、GaN作为第三代半导体材料,在功率器件中的应用越来越成熟。由于SiC材料具有高导热率、高导电率和高禁带宽度(高功率密度和高击穿电场)等物理特性,已经逐渐成为未来制作半导体芯片的基础材料。


        韩国在第三代半导体材料方面也是有想法的。今年5月,韩国启动GaN半导体集成电路的国产化课题。此前,韩国已正式宣布培养第三代半导体技术,并计划到2025年开发出5种以上的商业化产品。


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        关于SiC市场,韩国现代旗下一个半导体子公司奥创,在去年5月联合现代汽车共同成立了一个研究室,用于研发SiC功率器件。值得一提的是,现代汽车最新的E-GMP纯电动汽车平台上已经采用了SiC技术。


        韩国半导体产业的发展定位,一直都是要求自己掌握知识产权,采取的都是先引进,再合作,然后进行技术内部消化,最后达到自主化的目的。