集成電路三大元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展

• 朱夢華 2023年4月27日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 965 60
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超級電容器是一種能夠快速儲存和釋放電能的儲能裝置，具有功率密度大、充放電時間 短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)能環(huán)保等特點。當(dāng)前超級電容器通常指雙電層電容器，由正極、負極、電極之間的隔膜以及電解液構(gòu)成。隨著下游應(yīng)用場景的不斷擴展，對超級電容器的需求也在

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國集成電路行業(yè)深度調(diào)研及發(fā)展策略研究報告》數(shù)據(jù)顯示

第一節(jié) 電容器

一、中國電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

電容器是三大被動元件之一，是電子線路中必不可少的基礎(chǔ)元件。電容器通過靜電的形式儲存和釋放電能，在兩極導(dǎo)電物質(zhì)間以介質(zhì)隔離，并將電能儲存其間。主要作用為電荷儲存、交流濾波或者旁路、切斷或阻止直流電壓、提供調(diào)諧及振蕩等，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交、耦合、旁路、濾波、調(diào)諧回路、能量轉(zhuǎn)換、控制等方面。下游應(yīng)用場景廣泛，軍用領(lǐng)域包括航空、航天、艦船、兵器、電子對抗等；民用工業(yè)類領(lǐng)域包括系統(tǒng)通訊設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、醫(yī)療電子設(shè)備、軌道交通、精密儀表儀器、石油勘探設(shè)備、汽車電子等；民用消費類領(lǐng)域包括筆記本電腦、數(shù)碼相機、手機、錄音錄像設(shè)備等。

電容器主要有鉭電解電容、鋁電解電容、陶瓷電容器和薄膜電容器四種類型，分別占比7%、32%、53%、8%。四種不同類型的電容有著不同的特點：陶瓷電容小型化優(yōu)勢明顯，尤其適用于消費電子設(shè)備，其電容量比較小，適用于高頻領(lǐng)域；電解電容容量比較大，適用于低頻領(lǐng)域；薄膜電容的電容量介于前兩者之間，突出的優(yōu)點是耐高壓，可靠性好。

目前，我國電容器生產(chǎn)廠商主要分布于珠江三角洲、長江三角洲和環(huán)渤海京津地區(qū)。其中，珠江三角洲地區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)達，是中國最大的家電生產(chǎn)基地，也是全球重要的計算機硬件生產(chǎn)基地；長江三角洲以半導(dǎo)體制造、筆記本電腦、手機及零部件為主；環(huán)渤海京津地區(qū)為電子信息產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和科研基地。這些區(qū)域均有電容器廠商投資設(shè)廠。

二、超級電容器市場前景廣闊

超級電容器是一種能夠快速儲存和釋放電能的儲能裝置，具有功率密度大、充放電時間 短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)能環(huán)保等特點。當(dāng)前超級電容器通常指雙電層電容器，由正極、負極、電極之間的隔膜以及電解液構(gòu)成。

隨著下游應(yīng)用場景的不斷擴展，對超級電容器的需求也在不斷增長，未來隨著新能源汽車、軌道交通、電力系統(tǒng)等領(lǐng)域的需求推動，我國超級電容器行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長。

目前超級電容器在新能源客車、軌道交通、智能儀表、電網(wǎng)設(shè)備、UPS、港口重型機械、國防軍工等領(lǐng)域存在廣泛應(yīng)用。其中，超級電容器在新能源領(lǐng)域應(yīng)用最廣，市場份額為41.31%。其次為應(yīng)用于交通運輸領(lǐng)域的電容器市場占比為31.36%；第三為應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的超級電容器市場億元，占比20.36%。

《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》提出要面向智能終端、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心，新能源汽車等重點市場，推動基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)突破，并增強關(guān)鍵材料、設(shè)備儀器等供應(yīng)鏈保障能力。

三、薄膜電容將逐漸取代鋁電解電容

以風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、電動汽車為代表的新能源市場日益繁榮，極大地拉動了電容器的市場需求。薄膜電容在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)使得行業(yè)迎來新的產(chǎn)業(yè)機遇。隨著薄膜電容技術(shù)的不斷發(fā)展，其耐高電壓、濾波能力強、壽命長、使用溫度范圍寬、能在惡劣的環(huán)境下工作等優(yōu)點特別適合在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，因而越來越受到新能源行業(yè)的關(guān)注。

薄膜電容在風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用主要在電力設(shè)備變頻、電流變換、電源控制、功率矯正等方面。以前基本上都是使用鋁電解電容為主，但薄膜電容在這個領(lǐng)域的優(yōu)勢越來越明顯。隨著薄膜電容價格的下降，在風(fēng)能、光伏發(fā)電領(lǐng)域，薄膜電容取代鋁電解電容將是未來的發(fā)展趨勢。同時，變頻技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷推廣，通訊設(shè)備更新?lián)Q代周期縮短，多重利好因素作用下，高端電容器市場迅速發(fā)展。

四、電力電容器產(chǎn)業(yè)機遇與挑戰(zhàn)

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展及環(huán)保政策趨嚴，新能源汽車得到迅速發(fā)展，市場需求量不斷擴大。但電動汽車實際應(yīng)用的充電問題一直得不到解決，仍然存在充電樁數(shù)量不足、布局不合理、維護不到位、老舊小區(qū)建樁難等問題。現(xiàn)階段公眾在選擇純電動汽車和傳統(tǒng)能源汽車產(chǎn)品消費時，充電的便捷程度（包括充電樁分布位置和充電所需時間）是重點關(guān)注方向。

由于充電設(shè)施前期投入較大，充電設(shè)施企業(yè)運營盈利差，市場化的參與單位參與意愿低，使得充電設(shè)施配套少。其次電動車平均每次充電需要一到三個小時，且電池需要做專門的定期維護，使用3-5年后還需更換新電池，更新費用較高，這些條件嚴重制約了電動汽車的實際推廣和應(yīng)用。

超級電容器可在解決電動汽車充電問題上發(fā)揮重要作用，超級電容器具備功率密度大，充放電速度快，瞬間輸出功率大的優(yōu)勢，不僅可在汽車啟動的時候為汽車提供峰值電流，為瞬間大負荷的工作提供充足的能源保障，而且也可以達到降低燃油成本、降低排放、提高汽車性能的效果。因此，將超級電容器是一種理想的電動汽車儲能設(shè)備。如再將普通的儲能電池和超級電容器組合成混合儲能單元，結(jié)合兩者優(yōu)勢，必將大大提升超級電容器在電動汽車的應(yīng)用優(yōu)勢。

第二節(jié) 電感器

一、電感器市場競爭改變行業(yè)格局

電感是一種能將電能通過磁通量的形式儲存起來的被動電子元件。通常為導(dǎo)線卷繞的樣子，當(dāng)有電流通過時，會從電流流過斱向的右邊產(chǎn)生磁場。"電感、電容、電阷"是電子學(xué)三大基本無源器件。

截止到2022年，全國傳感器產(chǎn)業(yè)有上市企業(yè)209家，占全國傳感器產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)量的9.94%；高成長企業(yè)395家，占全國傳感器產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)量的18.79%；高技術(shù)企業(yè)962家，占全國傳感器產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)量的45.77%。

目前全球主要的一體成型電感（Molding Choke）生產(chǎn)商有美系的Vishay，日系的TOKO（已被muRata收購），中國臺灣的乾坤和奇力新。預(yù)估這幾大廠商的產(chǎn)能約占全球80%以上，行業(yè)集中度高。最近幾年中國大陸電感廠商加大研収力度，麥捷、金籟、德瓏、華立、達嘉等企業(yè)，已經(jīng)開發(fā)出一系列型號的一體化成型電感，在部分領(lǐng)域部分型號實現(xiàn)了國產(chǎn)突破，預(yù)計未來將有更多系列的產(chǎn)品實現(xiàn)國產(chǎn)化。

二、中國電感器市場需求日益上升

隨著萬物互聯(lián)及智能化時代來臨，下游市場應(yīng)用場景的擴展和升級，帶動了電子元器件工業(yè)進一步發(fā)展。目前電子元器件發(fā)展趨勢為超微化、高功率密度化、綠色化及模組集成化。電子元器件是支撐信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，為加快電子元器件產(chǎn)業(yè)及其上下游的高質(zhì)量發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化，促進我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，工信部印發(fā)《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》（工信部電子〔2021〕5號）（以下簡稱"《行動計劃》"）。《行動計劃》以推動高質(zhì)量發(fā)展為主題、深化供給側(cè)改革為主線、改革創(chuàng)新為根本動力、做強電子元器件產(chǎn)業(yè)及夯實信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)為目標(biāo)，明確提出現(xiàn)階段要面向智能終端、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車等重點市場，推動基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)突破。通過增強電子元器件產(chǎn)業(yè)相關(guān)關(guān)鍵材料、設(shè)備儀器等供應(yīng)鏈保障能力，推動產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)代化水平，為電子元器件行業(yè)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

一體成型電感（Molding Choke）不僅可以用于手機，還可以用于汽車、航空、通信等多領(lǐng)域。僅以手機市場需求來看，目前MoldingChoke主要是蘋果、三星應(yīng)用主導(dǎo)，HOV等品牉使用率較低，產(chǎn)品供不應(yīng)求。

三、小型電感器市場潛力巨大

電感器件小型化、一體是發(fā)展趨勢，一體成型電感（Molding Choke）實現(xiàn)了電感的小型化和一體化，屬于繞線和扼流圈等的升級換代產(chǎn)品。一體成型電感（Molding Choke）是高端電感的一種，是直接用磁芯材料在線圈上成型制造，具備結(jié)構(gòu)堅實牢固、特性精準(zhǔn)等特點；采用磁屏蔽結(jié)構(gòu)，路閉合抗電干擾強（EMI）；超低蜂鳴叫，可高密；產(chǎn)品小體積、大電流，在復(fù)雜環(huán)境下仍保持優(yōu)良的溫升特性和電感特性。一體成型電感具有"耐大電流、電磁特性平穩(wěn)、溫升穩(wěn)定，低可聽噪聲、低放射噪聲，耐沖擊"等優(yōu)勢，大有替代傳統(tǒng)電感的趨勢。

四、電感器發(fā)展趨勢

近年來，雖然國內(nèi)電感器件行業(yè)發(fā)展勢頭平穩(wěn)，企業(yè)規(guī)模不斷擴大，但行業(yè)企業(yè)間同質(zhì)化競爭現(xiàn)象嚴重，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)品附加值發(fā)展空間還很大。值得關(guān)注的是，隨著越來越多的外部資本進軍國內(nèi)市場，導(dǎo)致行業(yè)競爭壓力漸趨激烈，國內(nèi)眾多中小企業(yè)抗風(fēng)險能力較弱。現(xiàn)在雖然一些電感器件行業(yè)打造的產(chǎn)品己成功入駐市場，但隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起普及，客戶對電感器件行業(yè)的認知都在逐漸發(fā)生著翻天覆地的變化。國產(chǎn)替代進口、集成化、利用新材料發(fā)展新產(chǎn)品等是未來中國電感器件主流趨勢。

第三節(jié) 電阻電位器

一、中國電阻電位器行業(yè)的發(fā)展分析

電阻器是一個限流元件，接在電路中后可限制通過它所連支路的電流大小。電阻根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為引線電阻和片式電阻，其中引線電阻按照原材料和工藝細分為繞線電阻、碳合成電阻、碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化物膜電阻，片式電阻按照工藝分為厚膜電阻和薄膜電阻；根據(jù)阻值是否可以變化分為固定電阻和可變電阻，其中可變電阻包括手動調(diào)節(jié)阻值的電位器，以及阻值根據(jù)物理條件變化的熱敏電阻、壓敏電阻等。電阻在電路中起到限流和分壓的作用，廣泛應(yīng)用于通訊、計算機、汽車電子、家電消費類等整機制造領(lǐng)域，是各類電子制造業(yè)生產(chǎn)中不可缺少且使用量較大的電子元件。在通用型領(lǐng)域，厚膜電阻由于價格便宜、阻值范圍寬、穩(wěn)定性和可靠性好而應(yīng)用最多；在精密型領(lǐng)域，薄膜電阻中的金屬箔電阻將憑借最佳的溫度穩(wěn)定性成為核心發(fā)展方向。

2020年年底全球第二大芯片電阻廠厚聲發(fā)生分家事件，致使月產(chǎn)能減少50%（對應(yīng)300億只月產(chǎn)能）；另外，被動元件大廠華新科產(chǎn)能重鎮(zhèn)廣東東莞大朗廠于2021年1月失火進一步加劇供給緊張；而5G手機、汽車電子等下游終端市場景氣度回升帶動電阻需求增長，電阻行業(yè)出現(xiàn)全面性的供需緊俏。此外，包括陶瓷基板、油墨、貴金屬在內(nèi)的上游原材料價格全面起漲（例如全球第一大陶瓷基板廠商三環(huán)集團于2月1日調(diào)漲全尺寸陶瓷基板價格10-15%）亦推動了2021年的Q1的漲價潮。而隨后5月底開始的馬來西亞疫情又進一步加劇供給側(cè)的緊縮（影響全球約10%的電阻產(chǎn)能）。根據(jù)ECIA的數(shù)據(jù)，電阻貨期已經(jīng)由2020年底的16周上升至2021年6月份的20周。

二、中國電阻器產(chǎn)業(yè)競爭激烈

全球先進被動元件企業(yè)一直看好行業(yè)前景，持續(xù)投資擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，強化新產(chǎn)品開發(fā)及優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在規(guī)模及產(chǎn)品技術(shù)上繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。受益于5G等新興市場應(yīng)用領(lǐng)域需求增長、國產(chǎn)化替代需求急升等拉動影響，國內(nèi)電子元器件行業(yè)企業(yè)均紛紛加大產(chǎn)能規(guī)模擴張和技術(shù)水平提升的投資，行業(yè)競爭將愈加激烈。

三、電阻電位器傳統(tǒng)與新型產(chǎn)品并行

電阻按阻值可以分為固定電阻、可調(diào)電阻、特種電阻，其中固定電阻占比最大，固定電阻中片式電阻應(yīng)用最廣泛。

片式電阻按工藝可分為厚膜電阻和薄膜電阻。厚膜是采用絲網(wǎng)印刷將電阻性材料淀積在絕緣基體（例如玻璃或氧化鋁陶瓷）上，然后燒結(jié)形成。薄膜是在真空中采用蒸發(fā)和濺射等工藝將電阻性材料淀積在絕緣基體工藝（真空鍍膜技術(shù)）制成。目前最常用的是厚膜電阻。

片式電阻主要應(yīng)用于5G通信領(lǐng)域、汽車電子、PC領(lǐng)域和家電類領(lǐng)域。（1）5G建設(shè)是新基建的核心內(nèi)容，是近5年到10年我國刺激經(jīng)濟最重要的抓手，該市場對于小尺寸片式電阻器需求巨大。（2）受益于汽車工業(yè)電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢，以及汽車電子在整車中的成本占比快速上升等多重利好因素，汽車電子市場增長速度已遠遠超過整車市場。未來，隨著自動駕駛、無人駕駛技術(shù)及新的信息化技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，汽車電子市場將會持續(xù)增長。（3）PC市場已經(jīng)較為成熟，主要是規(guī)模成本的競爭。（4）家電行業(yè)近年來結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、小型全貼片化的趨勢發(fā)展，同時為了達到國家新能效的要求，變頻等新技術(shù)也廣泛應(yīng)用到家電產(chǎn)品中，帶來了大功率片式電阻、高壓電阻、合金電阻、抗硫化電阻及小尺寸電阻等需求。

移動終端是片式電阻器的主要應(yīng)用市場。隨著人們生活水平的提高，追求更高性能和時尚已成為一種趨勢，移動終端的發(fā)展推動了片式電阻器的市場增長需求。

四、中國電阻電位器產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

目前我國電子元件進出口市場呈現(xiàn)大進大出的特點，而且主要是大量進口高端產(chǎn)品、大量出口低端產(chǎn)品，一些電子元件高端產(chǎn)品仍需要依賴進口，比如在中高端電阻器上目前國內(nèi)廠家競爭力較弱，所以中高端電阻器市場還有較大的發(fā)展空間。

中高端電阻器的進口替代是國內(nèi)電阻器生產(chǎn)廠家未來發(fā)展的一個方向。此外，與一般大批量生產(chǎn)的電阻相比，中高端電阻器行業(yè)由于其產(chǎn)品質(zhì)量要求較高等因素，其行業(yè)壁壘更強，一般企業(yè)更難介入，相應(yīng)市場競爭程度也較小，利潤水平較高。比如新型大功率特種電阻器是電阻器行業(yè)發(fā)展的一個重要方向，主要包括風(fēng)力發(fā)電用特種電阻器、變頻器用電阻器、軌道交通特種功率電阻器，電動汽車用特種功率電阻器等。

第四節(jié) 其它相關(guān)元件的發(fā)展概況

一、淺談晶體管發(fā)展歷程

在晶體管誕生之前，放大電信號主要是通過真空電子管，但由于真空管制作困難、體積大、耗能高且使用壽命短，使得業(yè)界開始期望電子管替代品的出現(xiàn)。1945年秋天，貝爾實驗室正式成立了以肖克利為首的半導(dǎo)體研究小組，成員有布拉頓、巴丁等人，開始對包括硅和鍺在內(nèi)的幾種新材料進行研究。

1947年貝爾實驗室發(fā)表了第一個以鍺半導(dǎo)體做成的點接觸晶體管。但由于點接觸晶體管的性能尚不佳，肖克利在點接觸晶體管發(fā)明一個月后，提出了使用p-n結(jié)面制作接面晶體管的方法，稱為雙極型晶體管。當(dāng)時巴丁、布拉頓主要發(fā)明半導(dǎo)體三極管；肖克利則是發(fā)明p-n二極管，他們因為半導(dǎo)體及晶體管效應(yīng)的研究獲得1956年諾貝爾物理獎。

晶體管因為有以下的優(yōu)點，因此可以在大多數(shù)應(yīng)用中代替真空管：沒有因加熱陰極而產(chǎn)生的能量耗損，應(yīng)用真空管時產(chǎn)生的橙光是因為加熱造成，有點類似傳統(tǒng)的燈泡。體積小，重量低，因此有助于電子設(shè)備的小型化。工作電壓低，只要用電池就可以供應(yīng)。在供電后即可使用，不需加熱陰極需要的預(yù)熱期?？赏高^半導(dǎo)體技術(shù)大量的生產(chǎn)。放大倍數(shù)大。

1、平面晶體管

平面工藝是60年代發(fā)展起來的一種非常重要的半導(dǎo)體技術(shù)。該工藝是在Si半導(dǎo)體芯片上通過氧化、光刻、擴散、離子注入等一系列流程，制作出晶體管和集成電路。凡采用所謂平面工藝來制作的晶體管，都稱為平面晶體管。

平面晶體管的基區(qū)一般都是采用雜質(zhì)擴散技術(shù)來制作的，故其中雜質(zhì)濃度的分布不均勻（表面高，內(nèi)部低），將產(chǎn)生漂移電場，對注入到基區(qū)的少數(shù)載流子有加速運動的良好作用。所以平面晶體管通常也是所謂漂移晶體管。這種晶體管的性能大大優(yōu)于均勻基區(qū)晶體管。

傳統(tǒng)的平面型晶體管技術(shù)，業(yè)界也存在兩種不同的流派，一種是被稱為傳統(tǒng)的體硅技術(shù)(BulkSI)，另外一種則是相對較新的絕緣層覆硅(SOI)技術(shù)。平面BulkCMOS和FD-SOI曾在22nm節(jié)點處交鋒了。其中，BulkCMOS是最著名的，也是成本最低的一種選擇，因此它多年來一直是芯片行業(yè)的支柱。但隨著技術(shù)的推進，BulkCMOS晶體管容易出現(xiàn)一種被稱為隨機摻雜波動的現(xiàn)象。BulkCMOS晶體管也會因此可能會表現(xiàn)出與其標(biāo)稱特性不同的性能，并且還可能在閾值電壓方面產(chǎn)生隨機差異。解決這個問題的一種方法是轉(zhuǎn)向完全耗盡的晶體管類型，如FD-SOI或FinFET。

Bulk CMOS與FD-SOI兩者的區(qū)別在于后者在硅基體頂部增加了一層埋入式氧化物(BOX)層，而BOX上則覆有一層相對較薄的硅層。該層將晶體管與襯底隔離，從而阻斷器件中的泄漏。Intel是體硅技術(shù)的堅定支持者，而IBM/AMD則是SOI技術(shù)的絕對守護者。

2、FinFet晶體管

平面晶體管主導(dǎo)了整個半導(dǎo)體工業(yè)很長一段時間。但隨著尺寸愈做愈小，傳統(tǒng)的平面晶體管出現(xiàn)了短通道效應(yīng)，特別是漏電流，這類使得元件耗電的因素。尤其是當(dāng)晶體管的尺寸縮小到25nm以下，傳統(tǒng)的平面場效應(yīng)管的尺寸已經(jīng)無法縮小。在這種情況下，F(xiàn)inFET出現(xiàn)了。FinFET也被稱為鰭式場效應(yīng)晶體管，這是一種立體的場效應(yīng)管。FinFET的主要是將場效應(yīng)管立體化。

第一種FinFET晶體管類型稱為"耗盡型貧溝道晶體管"或"DELTA"晶體管，該晶體管由日立中央研究實驗室的Digh Hisamoto，Toru Kaga，Yoshifumi Kawamoto和Eiji Takeda于1989年在日本首次制造。但目前所用的FinFet晶體管則是由加州大學(xué)伯克利分校胡正明教授基于DELTA技術(shù)而發(fā)明，屬于多閘極電晶體。

多閘極晶體管的載子通道受到接觸各平面的閘極控制。因此提供了一個更好的方法可以控制漏電流。由于多閘極晶體管有更高的本征增益和更低的溝道調(diào)制效應(yīng)，在類比電路領(lǐng)域也能夠提供更好的效能。如此可以減少耗電量以及提升芯片效能。立體的設(shè)計也可以提高晶體管密度，進而發(fā)展需要高密度晶體管的微機電領(lǐng)域。

與平面CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)相比，F(xiàn)in FET器件具有明顯更快的開關(guān)時間和更高的電流密度。Fin FET是一種非平面晶體管或"3D"晶體管。它是現(xiàn)代納米電子半導(dǎo)體器件制造的基礎(chǔ)。

2011年，英特爾將之用于22nm工藝的生產(chǎn)，正式走向商業(yè)化。從2014年開始，14nm（或16nm）的主要代工廠（臺積電，三星，Global Foundries）開始采用Fin FET設(shè)計。在接下來的發(fā)展過程中，F(xiàn)inFET也成為了14nm，10nm和7nm工藝節(jié)點的主要柵極設(shè)計。

3、GAA晶體管

而當(dāng)先進工藝發(fā)展到了7nm階段，并在其試圖繼續(xù)向下發(fā)展的過程中，人們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)in FET似乎也不能滿足更為先進的制程節(jié)點。于是，2006年，來自韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KAIST）和國家nm晶圓中心的韓國研究人員團隊開發(fā)了一種基于全能門（GAA）Fin FET技術(shù)的晶體管，三星曾表示，GAA技術(shù)將被用于3nm工藝制程上。

GAA全能門與FinFET的不同之處在于，GAA設(shè)計圍繞著通道的四個面周圍有柵極，從而確保了減少漏電壓并且改善了對通道的控制，這是縮小工藝節(jié)點時的基本步驟，使用更高效的晶體管設(shè)計，再加上更小的節(jié)點尺寸，和5nmFinFET工藝相比能實現(xiàn)更好的能耗比。

GAA技術(shù)作為一款正處于預(yù)研中的技術(shù)，各家廠商都有自己的方案。比如IBM提供了被稱為硅納米線FET（nanowire FET）的技術(shù)，實現(xiàn)了30nm的納米線間距和60nm的縮放柵極間距，該器件的有效納米線尺寸為12.8nm。此外，新加坡國立大學(xué)也推出了自己的納米線PFET，其線寬為3.5nm，采用相變材料Ge2Sb2Te5作為線性應(yīng)力源。

另據(jù)據(jù)韓媒Business Korea的報道顯示，三星電子已經(jīng)成功攻克了3nm和1nm工藝所使用的GAA（GAA即Gate-All-Around，環(huán)繞式柵極）技術(shù)，正式向3nm制程邁出了重要一步，預(yù)計將于2022年開啟大規(guī)模量產(chǎn)。

從平面晶體管走到GAA晶體管，代工廠的研發(fā)投入越來越高。在這個過程中，格芯和聯(lián)電接連放棄了14nm以下先進制程的研究，英特爾雖然公布了其7nm計劃，但其已在10nm工藝節(jié)點上停留了很久。而三星也在7nm節(jié)點處落后于臺積電的發(fā)展，在這種情況下，臺積電幾乎包攬了市場上所有7nm的生意。

二、氮化鎵晶體管應(yīng)用分析

氮化鎵作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表之一，因其優(yōu)越的性能，例如高電子遷移率、高電子飽和速率、耐高溫及高熱導(dǎo)率等優(yōu)點吸引了越來越多的關(guān)注，也正是因為這些優(yōu)點，垂直氮化鎵功率晶體管在未來的電力電子領(lǐng)域中具有很大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用前景。

1、充電器及適配器。不同于十幾年前電腦的適配器及手機的"5V×1A"，目前市場上很多電子產(chǎn)品都使用了快充技術(shù)，小至45W，大至250W，再加上人們對便捷性的追求，大功率密度、高工作溫度和小體積等成為了目前充電器的發(fā)展目標(biāo)。與目前普遍的Si基充電器相比，GaN基充電器在滿足功率密度的條件下可以實現(xiàn)更好的散熱、更高的工溫度和更小的體積。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了GaN充電器的"身影"，不僅體積比傳統(tǒng)手機、電腦充電器小得多，在充電速度和散熱方面也有著非常不錯的表現(xiàn)。

2、無線通信技術(shù)。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，通信設(shè)備對大功率、高頻率、高速度的性能需求更加急切，GaN材料本身就已經(jīng)具有這些物理性能，且GaN功率晶體管在滿足以上要求的情況下，在散熱、體積及功耗方面也有著較大的優(yōu)勢，可進一步提升電子產(chǎn)品的性能，獲得更好的通信體驗。

3、無線充電器。無線充電目前也是一項熱門且快速發(fā)展的技術(shù)，各家手機廠商的旗艦機幾乎都適配了無線充電技術(shù)，甚至在電動汽車上也有它的"身影"。無線充電的頻率大致在100kHz~6。78MHz范圍內(nèi)，這對充電設(shè)備在溫度控制、轉(zhuǎn)換頻率和大功率等方面有著較高的要求，尤其是給電動汽車這種大型工具進行無線充電，對充電設(shè)備的要求會更高。

4、汽車應(yīng)用。GaN功率器件的發(fā)展，最大的受益者之一便是汽車的電氣系統(tǒng)，主要應(yīng)用在車載充電器(onboardcharger，OBC)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電機驅(qū)動器和激光雷達。目前汽車電池的電壓范圍為600~1500V，對器件有高耐壓、大電流和快速開關(guān)的要求，而垂直GaN晶體管的發(fā)展使得汽車電氣系統(tǒng)具有更簡單靈活的設(shè)計和更高的性能。

5、大規(guī)模集成電路。目前的硅基器件已經(jīng)逼近Si材料的理論極限，對高壓高頻大功率的需求卻在不斷增加，硅基器件在體積和散熱方面有很多的問題，不利于后續(xù)大規(guī)模集成電路的發(fā)展。而GaN材料不僅在物理性能上比硅材料更有優(yōu)勢，在相同性能的情況下，制備出的晶體管體積可以大幅度減小，配合使用小型散熱器，可以大幅度解決集成電路在體積和散熱方面上的問題，并擁有更高的開關(guān)頻率，可提高設(shè)備的性能

三、發(fā)光二極管市場發(fā)展淺析

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體二極管產(chǎn)業(yè)也發(fā)生著深刻的變革，新材料將成為產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展重心。以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等材料為代表的新材料半導(dǎo)體因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等優(yōu)異的性能而受到行業(yè)關(guān)注，有望成為新型的半導(dǎo)體材料。

目前國產(chǎn)二極管行業(yè)市場集中度逐漸提高，企業(yè)資金充足，研發(fā)投入逐漸增加，特別是在 SiC領(lǐng)域，絕大多數(shù)大型二極管企業(yè)都有資金布局。再加上國產(chǎn)二極管封裝技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，封裝行業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)反過來又會促進半導(dǎo)體二極管芯片行業(yè)的快速發(fā)展，從而帶動整個行業(yè)的發(fā)展，向附加值較高的環(huán)節(jié)延伸。

規(guī)模優(yōu)勢是半導(dǎo)體二極管行業(yè)企業(yè)控制成本提高自身競爭力的重要手段，因此不具備規(guī)模優(yōu)勢的低端中小企業(yè)將難以持續(xù)投入資金進行研發(fā)、市場開拓，難以在行業(yè)內(nèi)生存。近年來，中國半導(dǎo)體二極管產(chǎn)業(yè)加大整合力度，小企業(yè)逐步退出，市場集中度逐漸提高。

結(jié)合目前國外的功率二極管的發(fā)展情況，國內(nèi)目前在基礎(chǔ)器件的研究和開發(fā)上已經(jīng)到達了一個較高的研發(fā)階段，不過對于現(xiàn)在的功率二極管來說現(xiàn)有的的水平已經(jīng)相對成熟。它有著非?？捎^的發(fā)展前景，能夠讓我們在以后的生活里擁有更好的變壓器。功率二極管的發(fā)展歷史都是有目共睹的，已經(jīng)逐漸的趨近于成熟。

如今中國半導(dǎo)體二極管封裝技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，封裝行業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)將反過來促使半導(dǎo)體二極管芯片行業(yè)的加速發(fā)展，進而帶動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，向附加值更高的環(huán)節(jié)延伸。

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