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中国の第三世代半導体産業発展の回顧と動向

ウェブサイトエディタ:TDG-NISSIN プレシジョンテクノロジー株式会社 │ リリース時間:2019-05-09 


出典:「新素材産業」2019年第3号の内容、ありがとう


半導体産業は現代の情報社会の礎石であり、現在の経済的社会的発展を支え、国家安全保障を守る戦略的で根本的かつ主要な産業です。 半導体産業の重要な部分として、第三世代の半導体は、国民経済、国防、国際競争、社会および人々の生活にとって戦略的に重要な意味を持ち、世界の科学技術競争の焦点の1つです。


2018年には、米国、欧州連合(EU)などが第3世代半導体分野の研究開発支援を強化し続け、国際的な製造業者が積極的かつ実用的に推進し、商品化された炭化ケイ素(SiC)および窒化ガリウム(GaN)パワー電子デバイスが継続的に導入される。 アプリケーションはますます普及しています。 第3世代の半導体業界は、好調なマクロ経済政策、資本市場の追求、地域の振興、および広範な企業アクセスなどの要因により、着実に成長しています。


技術レベルでは、SiC基板とエピタキシーは依然として中国では主に4インチであり、6インチ製品が開発されて少量供給されている;国内生産されたGaN基板は依然として2インチが優勢である。 国内の600〜3300VのSiCショットキーダイオード技術は比較的成熟しており、工業化は改善を続けており、1200〜1700VのSiC金酸化膜ハーフ電界効果トランジスタ(MOSFET)デバイスが開発されている。 ステージ;国内フルSiCパワーモジュール、主な指標は1200V / 50〜600A、650V / 900Aです。 GaN高電子移動度トランジスタ(HEMT)に関しては、2018年に650V / 10から30AのGaNトランジスタ製品が中国で導入され、GaNマイクロ波RF増幅器は、基地局、Sub 6GHzおよびミリ波のGaNマイクロ波RFデバイスにうまく適用された。 電力増幅器も量産されています。


産業の面では、半導体の外国投資がブロックされている状況の下では、国内の独立した技術革新と開発が唯一の方法です。 2018年、政策と資金の二重支援により、3つの新しいSiC生産ラインが中国の第三世代半導体産業に追加されました。 第3世代の半導体産業技術革新戦略同盟(CASA)によると、投資の観点から見ると、GaNはより熱く、2018年には中国の第3世代半導体関連分野で8つの大規模投資拡大プロジェクトがあります。 関与額は220億元です。 さらに、国際的な企業のM&Aブームと比較して、国内の2018は2つしかありません。


生産モードでは、本土は第3世代の半導体パワーエレクトロニクスデバイスの基板からモジュールまでの完全な産業用チェーンシステムを形成しており、デバイス製造はIDMモデルによって支配され、分業は「設計 - 製造 - シーリングおよびテスト」部門で形成されています。 システム、本土の生産ラインはまだ建設中であり、まだ安定した大量生産を形成していない。 市場の面では、CASAの統計によると、2018年の国内市場におけるSiCおよびGaNパワーエレクトロニクスデバイスのサイズは約28億元で、前年同期比で56%増加し、今後5年間で複合成長率は38%になると予想されます。 Ga Nマイクロ波RFアプリケーションの市場規模は約24.49億元であり、化合物の成長率は今後5年間で60%に達すると予想されています。


地域的には、中国の第3世代半導体産業の発展により、北京 - 天津 - 河北、揚子江デルタ、珠江デルタ、邯an三角、中西部の5つの主要開発地域が形成されました。 年末現在の総投資額の64%。 さらに、北京、深圳、厦門、泉州、蘇州などの代表的な都市では、展開を加速させ、さまざまな対策を講じ、秩序ある方法で推進しています。。


一般的に、中国の第3世代半導体技術と産業は順調に進捗していますが、依然として材料指数とデバイス性能と外国の先進レベルとの間には一定のギャップがあり、市場は国際的な巨人によって占められ続けています。


 自己管理の達成を目的とした、あらゆるレベルでの頻繁な国内政策


 科学技術計画の実施、ステージの結果は満足しています


2016年以来、中華人民共和国科学技術省は、2018年の「新エネルギー自動車」、「戦略的先進電子材料」および「インテリジェンス」を含む7つのプロジェクトを含む32の第3世代半導体および半導体照明関連の研究開発プロジェクトを支援している。 グリッド技術と機器に関する3つの重要な専門分野(表1を参照)。 そして、上記の特別なプロジェクトは特定のアプリケーション要件と組み合わされて、第三世代の半導体材料、デバイス開発とアプリケーションのための完全なサポートを提供します。


表1 2018年国家主要研究開発プログラムのハイライト



現在のところ、事前展開されたプロジェクトのいくつかは段階的な研究開発成果を達成しています。詳細は以下の通りである。低欠陥の6インチN型SiC単結晶基板サンプルを調製し、マイクロチューブ密度は≦1 / cm 2であり、抵抗率は≦30mΩ・cmであり、これは「使用準備のできたオープンボックス」の要件に達した。結晶形制御技術は、低応力4H - SiC結晶形を得、抵抗率は≦30mΩ・cmであり、抵抗率不均一性は10%未満である。 Si系GaN材料のエピタキシャル成長とデバイスの開発は、Si基板上に応力を抑制し欠陥を抑制することで、ひび割れのないGaN材料をエピタキシャル成長させることで大きな進歩を遂げ、C品質を世界で初めて明らかにしました。 GaNのN空間に代わって、世界初のSi基板GaN系レーザの開発に成功し、室温での連続室内注入レーザ発振を実現し、p-GaNゲート構造を用いたノーマリオフ型GaN系HEMTデバイスを開発した。 + 2.0V、チャネル移動度1 500 cm 2 /(V・s)、国際的な先進レベルに到達。国内RFチップの量産を達成、10Wミリ波GaNパワーMMICの開発に成功、デバイス効率が67%を超え、ブロードバンドデバイス効率が61.5%を超え、リニアゲイン15d B、MTTF @ 225°C、100万時間以上、デバイスの信頼性国際的なトップレベル、4万以上の国内GaNデバイスが5,000以上の商用基地局で使用されています。 GaN系高効率黄色LED(2016年初頭の15%から現在の26.52%、565n @ 20A / cm2)を開発し、これを基に色温度2 941Kの5原色LED光源を開発しました。指数は97.5と高く、効率は121.3lm / Wであり、実用レベルに達しています。


 あらゆるレベルで政府の政策が頻繁に行われ、正確な支援が強化されています。


2018年以来、中央政府と地方自治体は、集積回路と第3世代の半導体を非常に重視し、関連する業界開発支援政策を導入してきました。 政策の導入とリリース時間密度から、国が半導体産業を精力的に発展させていること、そして集積回路があらゆるレベルでの政策の支持焦点であることがわかる。


中央省庁がIC産業の発展を支援


2018年に、国務院と産業情報技術部(「産業情報技術部」)、国家発展改革委員会(「国家発展改革委員会」)、財務省、国家税務総局、中国証券監督管理委員会、その他の省庁が次々と発展してきた。 科学研究管理、課税政策、知的財産権移転、資産の証券化、および台湾との協力により、集積回路および関連産業の発展を支援するための政策が導入されています(表2を参照)。


表2 2018年における国家省庁の支援政策および集積回路産業に関する委員会の概要




地方自治体は半導体産業に対する支援政策を積極的に導入しています


不完全な統計によると、2018年に、北京、上海、深圳を含む13以上の地方自治体が、半導体産業、特に集積回路産業の発展を支援する産業政策を導入し、半導体産業の新たな勢いを拓いた。 機械(表3参照)。


表3 2018 年各地半导体产业支持政策汇总




その中で、2018年8月に、シンセンPingshan地区は「集積回路の第三世代の半導体産業の発展を促進することに関するシンセンPingshan地区人民政府」(相談の草案)、産業資金からの「対策」を発行しました 開発スペース、企業の着陸、才能チーム、コア技術の研究、産業用チェーンの建設および第三世代の半導体業界のサポートの他の側面。


2018年11月、北京俊義区は「科学技術革新を加速し、次世代情報技術を発展させるための北京の10のハイテク産業に関する指導的意見」を実施するために「un義区」を発行した。 "実装意見")、 "実装意見"は、5つの主要な側面で18の支援方針をカバーし、地区に入るためにハイエンドの才能を完全に引き付け、科学技術の成果の転換を加速し、 。 ニュースによると、中関村国家自主革新実証区管理委員会と北京順義区政府は共同で第三世代のような先端半導体産業の発展を促進するための政策を策定している。 Shunyiは急速な凝集を実現し、保護のための強力な条件を提供します。


さらに、2018年12月、江蘇省張家港市は、国内外の化合物半導体産業の発展状況と動向を組み合わせた「張家港化合物半導体産業開発計画」会議を開催し、今後5年間における張家港の化合物半導体産業開発の戦略的位置づけを明らかにした。 開発目標、開発原則、スペースの確保、そして重要課題、そして半導体照明、化合物半導体、統合オプトエレクトロニクスなどの分野での、そして組織保証、財政支援、才能支援、そしてイノベーションエコロジーからのZhangjiagangの開発優先順位と差別化された実行経路 そして他の対策が提案されています。


 国内技術は着実に向上し、商品は発売されました


 改善された材料品質と家庭用アプリケーションのサポート


 

SiC基板の側面


国内市場では依然として4インチが主流であり、6インチ基板は少量供給されており、6インチ基板のマイクロチューブ密度は5cm / cm 2未満に制御されています。低欠陥密度の6インチ炭化ケイ素(SiC)N型基板が開発されており、SiC基板材料のマイクロパイプ密度(MPD)は1 / cm 2未満である。 SiCエピタキシャルウエハでは、実際にデバイス製造に使用される4インチエピタキシャルウエハの最大厚さは約50μmであり、国内では6インチSiCエピタキシャルウエハの量産が開始されている。


 GaN基板アスペクト


国内で製造された基板は主に2インチであり、転位密度は105 / cm 2に低下しており、実験室では104 / cm 2に減少させることができます。自己支持型4インチ基板は、10 6 / cm 2までの欠陥密度で開発されています。


GaNヘテロエピタキシャルアスペクト


国内の多くの会社が、650V / 700Vの耐電圧を有する8インチのSiベースのGaNエピタキシャルウェーハを開発しており、SiCおよびサファイア基板のGaNエピタキシャルウェーハは、最大6インチのサイズにすることができる。


Ga 2 O 3基板アスペクト


国はまだ研究段階にあります。山東大学の結晶材料の国家重要研究所は最初の機械的剥離技術を得て一段階で高品質の単結晶基板を得たが、大型基板用のCMP加工技術はまだ研究段階にある。


Ga 2 O 3エクステンション


現在、β-Ga 2 O 3単結晶基板のサイズによって制限されており、ホモエピタキシャルウエハのサイズは主にMBEによって2インチ以内であるが、MOCVDはMOSFETデバイス構造のホモエピタキシャル拡張に使用され始めている。サファイア基板の主な用途は、Ga 2 O 3膜の大型で低コストの製造に資するものである。



 さまざまなデバイスが成熟し、製品が発売されています


SiCデバイスの側面


国内の600〜3 300V SiCショットキーダイオード技術は比較的成熟しており、工業化の度合いは高まり続けています。現在のところ、信頼性の問題のために完全には解決されていない1200〜1,700VのSiCMOSFETデバイスが開発されており、現在は少量生産の段階にある。


SiCモジュールの側面


中国では、2018年に1200V / 50-600A、650V / 900AフルSiCパワーモジュールを発売しました。


GaNパワーエレクトロニクス


国内で650V / 10〜30AのGaNトランジスタ製品を投入。中国の有名な化合物半導体ファウンドリー会社は、2018年の第4四半期に650V GaNパワー電子デバイスの製造工程を完了しました。


GaNマイクロ波RFデバイス


国内のGaN RFアンプは基地局への適用に成功し、Sub 6 GHzおよびミリ波GaN RFパワーアンプも量産されており、プロセスノードは0.5〜0.15μmをカバーし、0.09μmを開発中です。


GaNオプトエレクトロニクス


2018年、中国の半導体照明業界の技術は着実な改善を遂げており、いくつかの技術は国際的にリードしています。パワーベースの白色LED工業化光効率は180 lm / Wに達し、これは基本的に国際先進レベルと同じであり、LED屋内照明は100 lm / Wを超える発光効率を持ち、そして屋外照明は130 lm / Wを超える発光効率を持つ。エネルギーベースのSiベースのLEDチップは170lm / Wの工業化された光効率を有し;白色光OLED(面積<10mm×10mm)は150lm / Wの工業化された発光効率を有し、白色OLED(面積> 80mm×80m)工業化光効果最大100 lm / W。



国内産業は積極的に推進しており、分業体制は徐々に形成されつつある。


 総生産額は前年比13%増の7,400億元を超えた


2018年、厳しい国内市場環境と厳しい国際情勢のもと、中国の第3世代半導体産業は発展を続けました。 予備統計によると、2018年の中国の第3世代半導体の総生産額は約7,423億元(半導体照明を含む)で、2017年比で13%近く増加した。 その中で、パワーエレクトロニクスの出力値は約12.3億元、前年比23%以上の増加、マイクロ波無線周波数の出力値は367億元、前年比20%の増加、オプトエレクトロニクス(主に半導体照明)の規模は7,374億元であった。 昨年は13%近く増えました(図1参照)。



図1 2018年の中国のSiC、GaNパワーエレクトロニクス業界とマイクロ波RF業界の出力値


企業は着実に生産、内生的開発を拡大


国家安全保障の観点から、米国はヨーロッパ、米国、日本などの先進国と力を合わせて中国などの発展途上国に対するハイエンドの技術封鎖を実施しており、中国の半導体業界における海外の合併や買収への道は困難です。 また、「ZTEイベント」は、中国が半導体などのコア技術を欠いていることを明らかにし、人々が直面しているカードネックの状況を取り除き、真に情報セキュリティの制御性を実現するために、国内の半導体の革新と開発のニーズが急務です。 政策と資金の支援により、2018年、中国の第3世代半導体工業化プロセスは深まり続け、企業は積極的に生産を拡大し、複数の生産ライン(テストライン)が活性化しました。


生産ラインは次々と開かれ、生産能力は継続的に改善されてきました


CASAの不完全な統計によると、2018年の国内第3世代半導体業界では、3つの新しい6インチSiC生産ラインが追加されました。 2018年、国内のSiC生産ラインの建設に成功し、3つの6インチ(4インチと互換性がある)SiC生産ライン(テストライン)、Zhuzhou CRRC Times、Sanan統合、およびState Gridグローバルエネルギーインターネット研究所(Pilot)が追加されました。 ラインの6インチラインはデバッグされ、流れ始めました。 上記の3つのラインに加えて、国内のTyco TianrunとCLP支店には55のSiC生産ラインがあり、これまでのところ、中国には少なくとも5つのSiC生産ラインがあります(パイロットラインを含む)。


窒化物の投資は熱くなり、炭化ケイ素の熱は平らです


2018年には、中国における第3世代の半導体投資の拡大は縮小されていませんが、主な投資の方向性はわずかに変わりました(表4を参照)。 CASAの不完全な統計によると、現在、中国の第3世代半導体関連分野で8つの大規模投資拡大プロジェクトがあり、開示された投資総額は少なくとも639億元に達しています。


表4 2018年の中国における半導体産業の第3世代の投資拡大の詳細




拡大面では、エピタキシーやチップ、パワーエレクトロニクス、RFデバイスなど、GaN材料に関するものが4つあり、総投資拡大プロジェクトは220億元(2017年は19億元)です。 約11倍の増加と比較して、投資会社はHuacan Optoelectronics、InnoSecco、Synthetic Crystal Source、Ju Licheng Semiconductorを含み、炭化ケイ素(SiC)材料関連基板、エピタキシーおよびチップ、パッケージテスト、 中国の科学アカデミーのマイクロエレクトロニクス研究所、台湾のQiangmaoグループ、北京の天田など、合計4つのプロジェクトでパワーエレクトロニクス機器などへの投資が拡大されています(2017年の65億元と同じ)。 ケリーセミコンダクター株式会社と山東Tianyue先端材料技術有限公司 最先端の半導体集積回路の名称でのその他の投資は、SiCパワーエレクトロニクスデバイス生産ラインの建設を含む、約359億元の投資です。


M&Aの件数は少ないものの、取引金額は相当なものです。


外資系企業のM&Aブームとは対照的に、国内企業におけるM&A取引は2件しかありませんが、M&Aの額はかなりのものです。その中で、WingtechはAnshi Semiconductor Co.、Ltd.(以下「Anshi Semiconductor」と呼びます)を半導体業界史上最大のM&A案件として買収する意向です。 Wentai Technologyの最新の発表によると、同社は20.149億元の取引対価を支払う必要があります。前期に開示した現金購入計画によると、最初のステップは114.35億元の現金購入であり、2018年5月には、資金の最初のバッチは57.15億元でした。買収が完了した場合、Wentai TechnologyとAnshi Semiconductorは補完的な優位性を形成し、さらに下流の家電製品や自動車市場を開拓するでしょう。 Ansei Semiconductorは、主にSiディスクリートデバイス、ロジックチップ、およびPowe rMosチップを製造しており、第3世代の半導体パワーエレクトロニクスデバイスのレイアウトも開始しています。 2018年4月19日、CreeはAce Semiconductorとの非独占的な、グローバルな手数料ベースの特許ライセンス契約の締結を発表しました。この契約を通じて、Ace Semiconductorは、HEMT(High Electron Mobility Field Effect Transistor)およびGaNN窒化物に関する300以上の米国および外国の特許を含む、CreeのGaNパワーエレクトロニクスの特許ポートフォリオを利用できるようになります。ガリウムショットキーダイオードの多くの革新。


2018年10月30日、上海JITA Semiconductor Co.、Ltd.(以下「Jita Semiconductor」)は、アドバンストセミコンダクターを吸収合併したアドバンストセミコンダクターとの合併契約を締結しました。 Advanced Semiconductorは、5、6、8インチの半導体ウェハを製造、販売する中国の大規模集積回路チップ製造会社です。 アドバンストセミコンダクターはまた、自動車用電子チップとIGBTチップを製造した中国で最初の会社です。


2017年に設立されたJT Semiconductorは、Huada Semiconductorの完全子会社で、主に半導体技術の分野で技術開発、技術コンサルティング、技術サービス、技術移転、電子部品、電子製品、コンピュータソフトウェア、および補助機器に従事しています。 販売、コンピュータシステムの統合、商品および技術の輸出入 この成功した合併により、Kata Semiconductorと先進の半導体は、人事、品質管理、プロセス技術などを完全に統合し、先進の半導体に資金援助と他の産業資源を提供し、土地と敷地の選択制限を減らし、潜在的な可能性を減らすでしょう。 コネクテッドトランザクションのリスク。


分業体制は徐々に発展し、生態学は継続的に改善されてきました


全体として、中国の本土地域は、第3世代の半導体パワーエレクトロニクスと無線周波数において、基板からモジュールまでの完全な産業用チェーンシステムを形成しています。 デバイスの製造はIDMモデルによって支配されており、「設計 - 製造 - 封止および試験」のための分業が形成されつつあります。 国際企業と同様に、中国の第3世代半導体パワーエレクトロニクスおよび無線周波数は主にIDMモデルに基づいていますが、違いは国内の代表企業がほとんど新興企業であるのに対し、国際企業は伝統的なSiおよびGaAsデバイス企業によって支配されていることです。 分業体制については、中国の第三世代半導体はまだパワーエレクトロニクスや高周波産業で工業化の初期段階にあるため、産業規模は比較的小さく、企業の生産と運営活動を別々に支援することは不可能である。 またはLEDチップ事業。


チップ設計面では、参加企業数は増加しているがまだ少数であり、OEMプロセスでは本土生産ラインはまだ建設中で安定した大量生産を保証できない現在のところ、OEMは台湾企業に頼っている。 パッケージングとテストの面では、従来のパッケージング材料は第3世代半導体の性能、特に高温耐性を十分に利用できないため、参加企業は第3世代半導体材料に適したパッケージング材料と構造を積極的に開発しています。


積極的な地域展開、地域振興


5G、新エネルギー自動車、エネルギーインターネット、鉄道輸送、防衛装備などのダウンストリームアプリケーションの急速な発展に牽引され、第3世代の半導体業界は、将来の半導体業界の発展にとって重要な原動力となるでしょう。 2018年は第3世代半導体産業の発展にとって重要な窓口であり、革新と発展のタイミングはますます成熟しており、多くの企業が積極的に展開しており、産業チェーンが形成されています。 現在、中国の第3世代半導体産業は当初、北京 - 天津 - 河北、揚子江デルタ、珠江デルタ、邯an三角形、中西部などの5つの主要開発地域を形成しています(表5参照)。


表5 2018年の中国における第3世代半導体クラスターの建設の進捗




2015年下半期から2018年末までの第3世代半導体プロジェクトの総投資額は、5つの主要地域への投資が揚子江デルタ地域(63%)、中西部地域(14%)、および北京 - 天津である。 冀面積(6%)、闽三角形面積(5%)、珠江デルタ地域(2%)。


揚子江デルタ地域の第三世代半導体産業クラスタリング能力は607億元の総投資で顕著であり、そのうち2018年の総投資は550億元を超えています(そのうちの359億元の投資は主にSiパワーエレクトロニクス部品に基づいています)。 北京、深圳、厦門、泉州、蘇州などの代表的な都市は2018年に徹底的に配備され、整然とした方法で第3世代半導体産業の発展を促進するための複数の措置を講じます(図2参照)。



図2 2015  -  2018年後半のさまざまな地域プロジェクトへの投資の分布 


国内市場の需要は大きいです、国内機器の浸透は低いです