近日，有著“價(jià)格屠夫”稱號(hào)的小米召開了線上新品發(fā)布會(huì)。除了沖刺高端市場(chǎng)的新款手機(jī)，發(fā)布會(huì)上一款不起眼的周邊產(chǎn)品，卻悄然開啟了一輪半導(dǎo)體新材料行業(yè)的盛宴。
發(fā)布會(huì)后，小米將GaN氮化鎵半導(dǎo)體，帶到了大眾面前。也讓其身后的眾多半導(dǎo)體企業(yè)受到大眾關(guān)注。耐威科技就是其中之一家從事氮化鎵半導(dǎo)體生產(chǎn)的企業(yè)。
衛(wèi)星導(dǎo)航起家，MEMS雄起
耐威科技于2008年在北京成立，從事慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售工作。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，耐威科技形成了一套全覆蓋的導(dǎo)航系統(tǒng)業(yè)務(wù)，并于2015年在深交所上市。
2008-2016年間，耐威科技專注導(dǎo)航與航空電子的業(yè)務(wù)。依靠此，耐威科技的營(yíng)收與利潤(rùn)一直處于平穩(wěn)增長(zhǎng)狀態(tài)。但在專注導(dǎo)航業(yè)務(wù)的同時(shí)，耐威科技發(fā)現(xiàn)，頻繁與高質(zhì)量的信號(hào)傳輸都離不開MEMS。
MEMS是指利用半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝構(gòu)造的微型器件或系統(tǒng)。它通常集微傳感器、信號(hào)處理和控制電路、微執(zhí)行器、通訊接口和電源等部件于一體，尺寸大小通常在微米級(jí)至毫米級(jí)之間。
MEMS可將電子系統(tǒng)與周圍環(huán)境有機(jī)結(jié)合在一起，微傳感器接收運(yùn)動(dòng)、光、熱、聲、磁等信號(hào)，信號(hào)再被轉(zhuǎn)換成能夠被電子系統(tǒng)識(shí)別、處理的電信號(hào)，部分MEMS器件可通過(guò)微執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)外部介質(zhì)的操作。
由于MEMS與原本的導(dǎo)航與航空電子業(yè)務(wù)高度契合，耐威科技開始著手MEMS的布局。
2016年，耐威科技收購(gòu)了全球領(lǐng)先的MEMS芯片制造商Silex Microsystems AB，Silex Microsystems來(lái)自瑞典，一度是世界上最大的MEMS代工廠。世界權(quán)威半導(dǎo)體市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole Development的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012-2016年，Silex在全球MEMS代工廠收入中的綜合排名為第五位，2017年則超越臺(tái)積電（TSMC）、索尼（SONY）前進(jìn)至第三位，緊隨意法半導(dǎo)體（ST Microelectronics）、Teledyne DALSA之后。
Silex擁有8英寸與6英寸兩條獨(dú)立的MEMS生產(chǎn)線，在加速度計(jì)、陀螺儀和其他微型傳感器技術(shù)方面有深厚的積累。Silex的客戶涵蓋工業(yè)、汽車、生物醫(yī)療、通訊、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。耐威科技也因此一躍成為MEMS芯片全球代工龍頭。
與此同時(shí)，耐威科技的產(chǎn)能利用率也在不斷提高，2018年產(chǎn)能利用率高達(dá)98.52%。且近期瑞典產(chǎn)線的MEMS訂單極多，生產(chǎn)排期已經(jīng)超過(guò)14個(gè)月。短期內(nèi)，耐威科技MEMS代工全球龍頭的地位無(wú)人可撼動(dòng)。
此外，耐威科技本身在MEMS制造工藝技術(shù)方面也有較深厚的積累。收購(gòu)?fù)瓿芍螅瑩?jù)耐威科技2019年12月初的消息，耐威科技“8英寸MEMS國(guó)際代工線建設(shè)項(xiàng)目”將在2020年于北京投產(chǎn)，6年后達(dá)到穩(wěn)定期。
該項(xiàng)目目前計(jì)劃實(shí)現(xiàn)每月1萬(wàn)片產(chǎn)能，預(yù)計(jì)滿產(chǎn)后可增加營(yíng)業(yè)收入7-8億，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)每月3萬(wàn)片產(chǎn)能。北京產(chǎn)線建設(shè)完成后，賽萊克斯北京將與瑞典Silex形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。這條產(chǎn)線也將為本土的MEMS傳感器企業(yè)提供重要的支持。
探索新材，三線齊進(jìn)
近兩年，耐威科技緊密圍繞物聯(lián)網(wǎng)和特種電子兩大產(chǎn)業(yè)鏈，大力發(fā)展MEMS、導(dǎo)航、航空電子三大核心業(yè)務(wù)。與此同時(shí)，耐威科技也在積極布局第三代半導(dǎo)體等潛力業(yè)務(wù)。
第三代半導(dǎo)體材料及器件主要包括碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石等材料，以及在其基礎(chǔ)上開發(fā)制造的相應(yīng)器件。因其禁帶寬度(Eg)大于或等于2.3電子伏特(eV)，又被成為寬禁帶半導(dǎo)體材料。
與第一、二代半導(dǎo)體材料硅（Si）和砷化鎵（GaAs）相比，第三代半導(dǎo)體材料及器件具有高熱導(dǎo)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子速率等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)高溫、高功率、高壓、高頻以及抗輻射等惡劣條件的新要求。隨著5G時(shí)代的到來(lái)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，第三代半導(dǎo)體材料及器件即將迎來(lái)巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
第三代半導(dǎo)體行業(yè)是在硅基電力電子器件逐漸接近其理論極限值背景下，誕生的新一代電子信息技術(shù)革命的新興行業(yè)，目前該行業(yè)還屬于初創(chuàng)期，各方企業(yè)幾乎都處于同一起跑線上。
為了與時(shí)間賽跑，耐威科技在即墨投資設(shè)立了聚能晶源公司，專注GaN外延材料的研發(fā)生長(zhǎng)；在嶗山投資設(shè)立了聚能創(chuàng)芯公司，專注GaN器件的開發(fā)設(shè)計(jì)。從入駐到項(xiàng)目建成投產(chǎn)，聚能晶源僅僅用了一年多的時(shí)間。
在第三代半導(dǎo)體業(yè)務(wù)布局方面，耐威科技目前主要專注氮化鎵(GaN)材料的生長(zhǎng)與器件的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。耐威科技已成功研制8英寸硅基氮化鎵外延晶圓，且正在持續(xù)研發(fā)氮化鎵器件。據(jù)了解，該材料及器件可廣泛應(yīng)用于5G通訊、云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、新型電源等領(lǐng)域。一旦完成研發(fā)，將具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
以聚能晶源此前展示的HVA700型8英寸AlGaN/GaN-on-Si外延晶圓產(chǎn)品為例。該型GaN外延晶圓具有高晶體質(zhì)量、低表面粗糙度、高一致性的材料特點(diǎn)。同時(shí)具有低導(dǎo)通電阻、高耐壓的電學(xué)特性。值得一提的是，聚能晶源GaN外延晶圓具有優(yōu)秀的材料可靠性，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TDDB測(cè)試方法，其在標(biāo)稱耐壓值下的長(zhǎng)時(shí)有效壽命達(dá)到了10的9次方小時(shí)，處于國(guó)際業(yè)界領(lǐng)先水平。
根據(jù)MarketsandMarkets預(yù)測(cè)，到2023年，功率氮化鎵市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4.23億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為93%。我國(guó)眾多企業(yè)也已開始此布局。國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)大基金、北京集成電路產(chǎn)業(yè)基金也給與了大量資金支持。
耐威科技董事長(zhǎng)楊云春對(duì)此也充滿了信心。他多次表示，公司在青島會(huì)持續(xù)建設(shè)第三代半導(dǎo)體材料生產(chǎn)基地及器件設(shè)計(jì)中心，在規(guī)模與體量上再造一個(gè)耐威。
新材料的發(fā)現(xiàn)往往比新技術(shù)的使用更為重要，如果GaN外延晶圓得以批量使用，我國(guó)在開發(fā)GaN器件時(shí)可實(shí)現(xiàn)高性能、高一致性、高良率、高可靠性等優(yōu)勢(shì)，可幫助國(guó)產(chǎn)替代搶占第三代半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)。
作者：張偉超
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