新工藝的關(guān)注度正在升溫 MEMS傳感器的熱度日益上升

因?yàn)檫壿?a target="_blank">芯片本身?yè)碛袠O大的市場(chǎng)份額和市場(chǎng)知名度，所以對(duì)于這類產(chǎn)品的代工，很多讀者都如數(shù)家珍。而在各大晶圓廠的科普下，大家對(duì)10nm、7nm和5nm等工藝也都有了基本的了解。這也讓某些不明就里的人以為芯片代工就是只有這些工藝和企業(yè)。

但其實(shí)在芯片代工方面，還有很多其他不同的工藝和廠商。例如硅鍺和SOI等就是其典型代表。另外，還有如MEMS、砷化鎵等第三代半導(dǎo)體等工藝也是市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)。尤其是在即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)和5G時(shí)代，這些新工藝的關(guān)注度正在升溫。

而國(guó)內(nèi)也正有一些企業(yè)正在這些領(lǐng)域默默耕耘。

為數(shù)不多的MEMS傳感器產(chǎn)線

所謂MEMS，就是Micro-ElectroMechanical System，也就是微機(jī)電系統(tǒng)。這是一種可批量制作的，能將微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、直至接口、通信和電源等集成于一塊或多塊芯片上的微型器件或系統(tǒng)。如果將這種工藝用來(lái)制造傳感器、執(zhí)行器或者微結(jié)構(gòu)，可帶來(lái)微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、產(chǎn)能高和良品率高等優(yōu)勢(shì)。

這就吸引傳感器廠商轉(zhuǎn)投到這個(gè)市場(chǎng)，而隨著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的成長(zhǎng)，MEMS傳感器的熱度日益上升。

和邏輯芯片一樣，MEMS芯片的生產(chǎn)也分為兩種模式，一種是如博世這樣的自己設(shè)計(jì)自己生產(chǎn)的IDM；另一種就是沒(méi)有工廠的MEMS傳感器芯片公司，他們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品最后交付給相關(guān)的MEMS代工企業(yè)代為生產(chǎn)。值得一提的是，除了那些純晶圓代工廠外，類似ST等IDM也會(huì)對(duì)外提供MEMS代工服務(wù)。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的推動(dòng)，MEMS市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)。據(jù)MarketsandMarkets預(yù)測(cè)，到2022年物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場(chǎng)將達(dá)384.1億美元。這就吸引了眾多本土廠商進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)，其中大部分都是使用代工廠的產(chǎn)線來(lái)制造產(chǎn)品。而縱觀這個(gè)市場(chǎng)，如下圖所示，歐洲的ST、加拿大的Teledyne DALSA和日本的索尼位居前三位，排名第四的則是被國(guó)內(nèi)耐威科技收購(gòu)的Silex Microsysytems，這也是國(guó)內(nèi)最領(lǐng)先的MEMS代工廠。

2000年于瑞典成立的Silex Microsystems一度是世界上最大的MEMS代工廠，公司擁有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。據(jù)微信公眾號(hào)MEMS的報(bào)道，Silex Microsystems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，公司對(duì)MEMS制造工藝技術(shù)也有很深厚的積累。而在收購(gòu)了之后，耐威科技也開(kāi)始在國(guó)內(nèi)布局八英寸的MEMS代工產(chǎn)線。

據(jù)天風(fēng)電子在今年12月初的報(bào)告顯示，耐威科技北京“8英寸MEMS國(guó)際代工線建設(shè)項(xiàng)目”將在2020年投產(chǎn)，6年后達(dá)到穩(wěn)定期。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。大基金最近對(duì)耐威這條產(chǎn)線的定增，也可以看到國(guó)內(nèi)對(duì)他們這條八寸線的期望和信心。

除了耐威的Silex Microsystems之外，其實(shí)國(guó)內(nèi)的中芯國(guó)際也是MEMS代工市場(chǎng)的另一個(gè)重要玩家。

漸成規(guī)模的化合物半導(dǎo)體代工

除了MEMS傳感器代工，化合物半導(dǎo)體代工則是國(guó)內(nèi)這幾年又一冉冉升起的 “新星”，而這是在智能手機(jī)、5G和新能源汽車等熱門應(yīng)用的推動(dòng)下成長(zhǎng)起來(lái)的市場(chǎng)。

從概念上看，化合物包括砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等。這些材料因?yàn)槠洫?dú)特的特性，在通信和功率器件市場(chǎng)擁有領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，也被越來(lái)越多的器件和產(chǎn)品所采用。以砷化鎵為例，作為一種典型的，擁有高頻、抗輻射和耐高溫特性的化合物半導(dǎo)體，它在過(guò)去多年里一直是射頻PA和Switch的主流材料，市場(chǎng)規(guī)模也接近百億美元。

而在進(jìn)入了 5G時(shí)代，擁有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、飽和電子速率大、熱導(dǎo)率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)的氮化鎵就成為射頻器件材料追逐的目標(biāo)，這就帶動(dòng)了包括代工在內(nèi)的化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)的成長(zhǎng)。

Yole方面表示，2017年全球用于PA的GaAs 器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到80-90億美元，而這個(gè)數(shù)字在未來(lái)兩年將會(huì)正式突破百億美元。而來(lái)到GaN射頻方面，Yole數(shù)據(jù)顯示，這個(gè)市場(chǎng)到2023年將增長(zhǎng)至13億美元，復(fù)合增速為22.9%。而在2017年，這個(gè)市場(chǎng)的總值只有3.8億美元，另外還有一些化合物半導(dǎo)體功率器件，可以明顯看到，這是一個(gè)快速成長(zhǎng)的市場(chǎng)。

和MEMS傳感器以及很多芯片一樣，化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)也存在IDM和晶圓代工廠兩種模式，其中后者的市場(chǎng)主要被中國(guó)***的穩(wěn)懋、宏捷科和全新這些企業(yè)拿下。

成立于1999年穩(wěn)懋半導(dǎo)體在2003年曾經(jīng)一度面臨倒閉，但在公司領(lǐng)導(dǎo)層的苦心經(jīng)營(yíng)下，穩(wěn)懋在2010年已成為全球第一大砷化鎵晶圓代工廠。他們?cè)谏榛壆a(chǎn)業(yè)中居獨(dú)一無(wú)二的地位。資料顯示，如果計(jì)算所有IDM公司與委外加工的PA供應(yīng)量，穩(wěn)懋半導(dǎo)體出貨量占全世界生產(chǎn)量超過(guò)20%，但是 如果只計(jì)算砷化鎵晶圓代工市場(chǎng)，穩(wěn)懋的市占率更高達(dá)62%。在這個(gè)市場(chǎng)還有另兩個(gè)大家就是宏捷科和全新，他們同時(shí)也還在最近因?yàn)?D人臉識(shí)別而火起來(lái)的VCSEL上面有布局。

同樣的，在這些市場(chǎng)也鮮有本土廠商的身影，而包括士蘭微和三安集成等多個(gè)企業(yè)也加快了在化合物半導(dǎo)體的布局。

據(jù)報(bào)道，日前，士蘭微旗下的化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)線項(xiàng)目主體廠房也即將進(jìn)入竣工驗(yàn)收階段，公司的氮化鎵和砷化鎵芯片也都通線點(diǎn)亮。資料顯示，該項(xiàng)目總投資 50 億元，建設(shè)4/6 英寸兼容先進(jìn)化合物半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品包括下一代光通訊模塊芯片、5G與射頻相關(guān)模塊、高端LED芯片等產(chǎn)品。項(xiàng)目分兩期實(shí)施，其中，項(xiàng)目一期投資 20 億元，2019 年底投產(chǎn)，2021 年達(dá)產(chǎn)；項(xiàng)目二期投資 30 億元，計(jì)劃 2021 年啟動(dòng)，2024 年達(dá)產(chǎn)。

來(lái)到三安集成方面，據(jù)國(guó)信證券的報(bào)道披露，從2014年5月起，三安光電延伸其Ⅲ-Ⅴ 族化合物（LED 用砷化鎵及氮化鎵芯片）的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，正式涉足化合物晶圓制造的代工服務(wù)，并同期成立了廈門三安集成公司，并實(shí)施建設(shè) 30 萬(wàn)片/年砷化鎵（GaAs）和 6 萬(wàn)片/年氮化鎵（GaN） 外延片生產(chǎn)線。次年十月，三安集成就開(kāi)始了實(shí)施相關(guān)的器件試產(chǎn)。2018 年 12 月，三安集成又宣布推出國(guó)內(nèi)第一家 6 英寸 SiC 晶圓代工制程。

因?yàn)檫@些大廠商過(guò)往都對(duì)LED芯片等相關(guān)產(chǎn)品有深入的研究，也對(duì)MOCVD等有深刻的了解，這可以給他們?cè)诨衔锇雽?dǎo)體市場(chǎng)開(kāi)拓提供重要的支撐。

從過(guò)去兩年美國(guó)不按常理出牌看來(lái)，盡力發(fā)展本土的供應(yīng)鏈已經(jīng)成為了產(chǎn)業(yè)共識(shí)，在晶圓代工這個(gè)領(lǐng)域，更是迫在眉睫，因?yàn)橹挥羞@樣才能在迫不得已的情況下保證國(guó)內(nèi)的供應(yīng)鏈安全。而在邏輯芯片和模擬芯片代工方面，國(guó)內(nèi)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，且最近兩年也發(fā)展迅速，但之前在MEMS和化合物方面，還沒(méi)有太多建樹。

展望這次的投入能給國(guó)內(nèi)芯片代工帶來(lái)一些強(qiáng)而有力的補(bǔ)充。