发展第三代半导体,欧洲半导体行业协会主席、意法半导体总裁有话要说

发展第三代半导体,欧洲半导体行业协会主席、意法半导体总裁有话要说,第1张

电动 汽车 成为碳化硅技术创新重要平台

在未来十年, 汽车 产业将逐渐完成从内燃机向电动化的转变,新能源 汽车 市场将取得高速发展。这极大推动了SiC等市场的发展与技术创新。在谈到技术创新趋势时,Jean-Marc Chery表示,从最终应用模块、芯片制造工艺,到晶圆外延层和原材料等多个层面,第三代半导体都有着大量的创新发展空间。

“我们一方面在模块层面进行技术改进,电动 汽车 特别是与SiC相关的车用场景对改进逆变器、车载充电机和DC/DC变换器性能的要求十分强烈。另一方面,在制造工艺层面,我们量产的第三代SiC采用平面制造技术,已累计生产了成千数万片片晶圆,积累了大量的研制经验。我们的用户都能受益于这种可靠且高性能的第三代技术。同时我们也在开发第四代制造技术,并计划不断提高MOSFET的高应力和电气性能。”Jean-Marc Chery表示。

“原材料和外延层方面也是实现碳化硅技术发展的重要环节。意法半导体两年前收购了 Norstel公司,填补了6 英寸晶圆的制造技术。试验结果证明,我们的产品技术性能高于竞争对手。最近,我们还交付了首个8英寸碳化硅晶圆,并计划在8英寸碳化硅晶圆上率先制造测试二极管,进行MOSFET流片和测试。” Jean-Marc Chery说。

电动 汽车 的应用与发展已成为碳化硅等第三代半导体技术创新的重要平台。Jean-Marc Chery表示,从应用模块、芯片制造工艺,到晶圆外延和材料,ST将成为为数不多的供应链完全垂直整合的半导体公司之一。这种全垂直整合的发展模式对供应链的掌控与在市场中的竞争都是一个重要的优势。

特斯拉Model 3是第一个采用碳化硅功率器件的电动车车型,据悉采用的就是来自意法半导体的650V SiC MOSFET器件。相比Model s/x上采用的IGBT,SiC MOSFET能带来5% 8%的逆变器效率提升,对电动车的续航能力有着显著提升。

半导体技术朝多元化演进

第二部分是存储器,包括NAND闪存和DRAM内存。它们在存储容量和能耗方面也遵循上述原则,产品变得越来越节能,性能越来越好。

第三类是多元化半导体世界。在这个世界,并不追求极致的先进工艺,但却需要特色的工艺技术。首先是成熟的 0.5 微米到110 纳米的8英寸晶片制造技术,其次是成熟的19纳米到28纳米的12英寸晶片制程。我们将28 纳米视为晶体管栅极的创新技术,用于制造成熟的12英寸晶片。当然,这个多元化产品的半导体世界很快就会开始用16 纳米 FinFET技术设计制造嵌入式处理解决方案和电源管理解决方案,以满足 汽车 和某些特定工业应用需求。另外,还有一条技术路线是10/12纳米的FD-SOI技术。

“在这个多元化的世界里,技术节点分布的非常广泛,从0.5微米到110纳米的8英寸,再从19纳米到28纳米成熟的12英寸,然后再到FinFET双重图形和三重图形工艺。这就是我所看到的现状和趋势。”Jean-Marc Chery表示。

意法半导体将专注三大趋势:智能出行、电力和能源、物联网和5G。2020年以来,这三大趋势加速发展,并推动市场对半导体产品的需求。随着混合动力和插电式电动 汽车 及其支持基础设施的互联、数字服务和应用的普及,未来将会从传统 汽车 转向更智能的移动解决方案。意法半导体可以提供广泛的产品组合,如基于碳化硅技术的功率器件和用于电动 汽车 的电池管理解决方案,以及多核微控制器等。在电力和能源方面,随着人们越来越依赖互联网和云服务,数据中心容量不断扩大,进一步增加了对能源需求,需要大幅提高基础设施的运营效率,升级配电网络,布署智能电网。在物联网和5G方面,意法半导体希望支持智能、互联的物联网设备发展,为设备制造商提供产品和相关开发生态系统。

承诺2027年日常运营100%使用可再生能源

绿色发展越来越受到全球各国重视。在今年全国两会期间,碳达峰和碳中和被首次写入我国政府工作报告。意法半导体对绿色理念也十分重视,在采访中Jean-Marc Chery宣布,意法半导体将于2027年实现碳中和目标,承诺到2027年,日常运营中100%使用可再生能源。

“凭借我们的处理器解决方案、电力电子解决方案和模拟器件解决方案,意法半导体将成为减少排放和建设美好地球的重要推动者。” Jean-Marc Chery说。为了达到这个目标,意法半导体将升级改造Crolles和Agrate工厂的PFC处理设备,让这两处工厂的PFC 排放为零,同时优化电力和能源消耗。在制定严格的降低电力和能源消耗计划同时,意法半导体承诺100%使用可再生能源。意法半导体还尽力降低货物运输和员工出行产生的排放,尽量采用线上的方式开展业务,和客户交流。

Jean-Marc Chery强调,半导体技术有助于实现更低的功耗和更少温室气体包括二氧化碳的排放。半导体不会引起这些问题,而是解决这些问题。如果世界想要大幅节能减排,并增加设备数量和服务,满足 社会 需求,那么半导体行业是解决方案。

公司概况

意法公司销售收入在半导体工业第七大高速增长市场之间分布均衡(五大市场占2007年销售收入的百分比):通信(35%),消费(17%),计算机(16%),汽车(16%),工业(16%)。据最新的工业统计数据,意法半导体(STMicroelectronics)是全球第五大半导体厂商,在很多市场居世界领先水平。例如,意法半导体是世界第一大专用模拟晶片和电源转换晶片制造商,世界第一大工业半导体和机顶盒晶片供应商,而且在分立器件、手机相机模组和车用积体电路领域居世界前列。

产品阵容

以多媒体套用一体化和电源解决方案的市场领导者为目标,意法半导体拥有世界上最强大的产品阵容,既有智慧财产权含量较高的专用产品,也有多领域的创新产品,例如分立器件、高性能微控制器、安全型智慧卡晶片、微机电系统(MEMS)器件。

在移动多媒体、机顶盒和计算机外设等要求严格的套用领域,意法半导体是利用平台式设计方法开发复杂IC的开拓者,并不断对这种设计方法进行改进。意法半导体拥有比例均衡的产品组合,能够满足所有微电子用户的需求。全球战略客户的系统级晶片(SoC)项目均指定意法半导体为首选合作伙伴,同时公司还为本地企业提供全程支持,以满足本地客户对通用器件和解决方案的需求。

意法半导体已经公布了与英特尔和Francisco Partners合资成立一个独立的半导体公司的合作意向,名为Numonyx的新公司将主要提供消费电子和工业设备用非易失存储器解决方案。

研发制造

自创办以来,意法半导体在研发的投入上从未动摇过,被公认为半导体工业最具创新力的公司之一。制造工艺包括先进的CMOS逻辑(包括嵌入式存储器的衍生产品)、混合信号、模拟和功率制造工艺。在先进的CMOS领域,意法半导体将与IBM联盟合作开发下一代制造工艺,包括32nm 和 22nm CMOS工艺开发、设计实现技术和针对300mm晶圆制造的先进研究,此外,意法半导体和IBM还将利用位于法国Crolles的300mm生产设施开发高附加值的CMOS衍生系统级晶片技术。

意法半导体在全球拥有一个巨大的晶圆前后工序制造网路(前工序指晶圆制造,后工序指组装、封装和测试)。公司正在向轻资金密集型制造战略转型,最近公布了关闭一些旧工厂的停产计画。目前,意法半导体的主要晶圆制造厂位于义大利的Agrate Brianza和Catania、法国的Crolles、Rousset和Tours、美国的Phoenix和Carrollton,以及新加坡。位于中国、马来西亚、马尔它、摩洛哥和新加坡的高效封装测试厂为这些先进的晶圆厂提供强有力的后工序保障。

跨国联盟

意法半导体发展了一个全球战略联盟网路,包括与大客户合作开发产品、与客户和半导体厂商合作开发技术、与主要供应商合作开发设备和CAD工具。此外,意法半导体还与全球名牌大学和知名研究机构开展各种研究项目,通过学术研究促进工业研发活动。意法半导体还担纲MEDEA+等欧洲先进技术研究计画和ENIAC(欧洲纳米技术计画顾问委员会)等工业计画。

卓越原则

意法半导体是世界上第一个认识到环境责任重要性的国际半导体公司之一,早在上个世纪90年代就开始公司的环境责任行动,此后,在环境问题上取得了令人嘱目的进步,例如,在1994年到2006年间,每个生产单位能耗降低47%,CO2排放量降低61%。此外,意法半导体远远走在了现有法规的前面,在制造过程中几乎完全摒弃了铅、镉和汞等有害物质。自1991年起,在质量、公司管理、社会问题和环保等公司责任方面,各地区公司因为表现卓越而荣获100多项奖励。

基本情况

意法半导体(ST)公司成立于1987年,是义大利SGS半导体公司和法国汤姆逊半导体合并后的新企业,从成立之初至今,ST的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。自1999年起,ST始终是世界十大半导体公司之一。

整个集团共有员工近50,000名,拥有16个先进的研发机构、39个设计和套用中心、15主要制造厂,并在36个国家设有78个销售办事处。

公司总部设在瑞士日内瓦,同时也是欧洲区以及新兴市场的总部公司的美国总部设在德克萨斯州达拉斯市的卡罗顿亚太区总部设在新加坡日本的业务则以东京为总部大中国区总部设在上海,负责香港、大陆和台湾三个地区的业务。

自1994年12月8日首次完成公开发行股票以来,意法半导体已经在纽约证券交易所(交易代码:STM)和泛欧巴黎证券交易所挂牌上市,1998年6月,又在义大利米兰证券交易所上市。意法半导体拥有近9亿股公开发行股票,其中约71.1%的股票是在各证券交易所公开交易的。另外有27.5%的股票由意法半导体控股II B.V.有限公司持有,其股东为Finmeanica和CDP组成的义大利Finmeanica财团和Areva及法国电信组成的法国财团剩余1.4%的库藏股由意法半导体公司持有。

产品范围

意法半导体是业内半导体产品线最广的厂商之一,从分立二极体与电晶体到复杂的片上系统(SoC)器件,再到包括参考设计、套用软体、制造工具与规范的完整的平台解决方案,其主要产品类型有3000多种,。意法半导体是各工业领域的主要供应商,拥有多种的先进技术、智慧财产权(IP)资源与世界级制造工艺。

半导体产品大体上可分为两类:专用产品和标准产品。专用产品从半导体制造商以及用户和第三方整合了数量众多的专有IP,这些使其区别于市场上的其他产品,例如:

片上系统(SoC)产品

定制与半定制电路

专用标准产品(ASSP),如:无线套用处理器、机顶盒晶片及汽车IC

微控制器

智慧卡IC

专用存储器

专用分立器件 (ASD™)

一旦客户在套用中使用了专用产品,如果不修改硬体和软体设计,通常就不能进行产品替换。

相反,标准产品是实现某种特定的常用功能的器件,这些器件一般由几个供应商提供。通常,制造商推出的标准产品可以被其他制造商的同类产品所取代,供应商间的差别主要在于成本与客户服务上。然而,一旦套用设计被冻结,标准器件在性能最佳化方面也将变成唯一的器件。

标准产品包括:

分立器件,如电晶体、二极体与晶闸管

功率电晶体,如MOSFET、Bipolar与IGBT

模拟电路构建模组,如运算放大器、比较器、稳压器与电压参考电路

标准逻辑功能与接口

众多存储器产品,如标准或串列NOR快闪记忆体、NAND快闪记忆体、EPROM/EEPROM及非易失性RAM

射频分立器件及IC

自成立时起,意法半导体就成功的实现了在市场开拓方面的平衡,将差分化的专用产品(这些产品通常不容易受到市场周期的影响)与传统的标准产品(这些产品要求较少的研发投入和生产资本密集度)相结合。意法半导体多样化的产品系列避免了对通用产品或专用产品的过分依赖。

专用产品 片上系统

专用产品系列中最复杂的就是SoC器件,该器件在单个晶片上集成了完整的系统。很多情况下,这意味着整个套用的集成,也就是说器件整合了除存储器、无源元件与显示器等无需集成的组件外的所有电子电路。然而,通常在单个晶片上集成整个系统并不是最经济的解决方案,因此SoC这个术语也用于指那些集成了大部分系统的晶片。

SoC技术拓展了半导体行业在一个给定的矽片上持续增加电晶体数目的能力。然而它还涉及很多其他因素,包括系统知识、软体技术、架构创新、设计、验证、调试及测试方法。随着半导体器件在电子设备中的普及其对设备性能、价格、开发时间的重要影响,设备制造商对半导体供应商提供的完整平台解决方案的依赖性也越来越高。如今,半导体供应商可以给客户提供完整地解决方案,包括定制的参考设计、完整的软体包(含有底层驱动软体、嵌入式作业系统以及中间件和套用软体)。

很多SoC产品仅使用CMOS技术就可以制造,但完整的SoC制造技术要求具有将COMS、bipolar、非易失性存储器、功率DMOS及微型机电系统(MEMS)之类的基础技术整合到面向系统的技术(这种技术整合了两种或更多的基础技术)中的能力。多年来,意法半导体一直是开发与采用这些面向系统的技术领域的全球领导者。

SoC器件通常集成一个或多个处理器核,意法半导体为客户提供了世界上最广泛的处理器核,包括主要用于无线与汽车套用的基于32位高性能ARM和基于PowerPC的产品。意法半导体在处理器核技术上采用了开放式方法,旨在为客户提供最合适的处理器核,而不论它是专利的、联合开发的或是第三方授权的。

定制晶片

定制与半定制IC都是为特殊用户而设计的,但它们的设计与制造方法不同。半定制晶片是包含了一系列电路单元的通用晶片,这些单元能够以多种方式实现互连,从而实现想要的功能。而定制晶片则是从零开始设计的。一些客户更喜欢设计自己的晶片(特别是包含了珍贵的IP的晶片)并根据成本、产能分配及先前的业务关系等标准,与晶片制造商达成契约制造。而其他一些客户则更愿意与晶片供应商就设计和制造这两方面达成协定,因此,这儿存在着一系列中间关系。

意法半导体提供了一系列利用世界级制造机械、无与伦比的半导体工艺技术,广泛而深入的IP系列和领先的设计方法的定制与半定制服务。这些成功案例就是采用复杂晶片,推动了大型项目,如美国的XM数字卫星无线电服务与为电子行业的各部分的战略伙伴而提供的领先的解决方案。

标准产品

ASSP(专用标准产品)是为在特殊套用中使用而设计的积体电路。实例包括数字机顶盒晶片、CMOS成像IC、电机控制电路与无线套用处理器。与为单用户的特殊套用而设计的定制IC不同,ASSP是为众多用户通用的特殊套用而设计的。很多ASSP是在与特殊客户密切合作的基础上开发出来的,即使相应器件可能会在开放市场上提供。通过以这种方式与客户合作,意法半导体能够保证其开发的产品与技术能很好地与不断变化的工业需求相匹配。

意法半导体的产品系列包括多种类型的ASSP,针对无线通信与网路、数字消费类、电脑外设、汽车、工业及智慧卡等的主要增长业务套用进行了最佳化。通过提供晶片组与完整的参考平台、公认的软体包与开发套件,公司使得其用户能够快速而经济地开发并区分其产品。

意法半导体的ASSP,包括从移动成像到多媒体处理,再到功率管理和手提式及网路连线的各种套用,满足了广泛的电信套用需求。公司提供了用于广泛的数字消费类套用的元器件,特别侧重于机顶盒、数位电视与数位相机等套用。

在电脑外设领域中,意法半导体主要集中在数据存储、列印、可视显示器、PC主机板的电源管理和电源。广泛的意法半导体ASSP功率/复杂的数字汽车系统,如引擎控制、汽车安全设备、车门模组及车载信息娱乐系统等。公司还提供用于工厂自动化系统的工业IC、用于照明和电池充电的晶片、或电源器件以及用于高级智慧卡套用的晶片。

微控制器

意法半导体的微控制器提供了各类套用,从那些首先要求成本最低的套用到需要强大实时性能与高级语言支持的套用。意法半导体全面的产品系列包含了功能强大的带有标准通信接口的8位通用快闪记忆体微控制器,如USB、CAN、LIN、UART、I2C及SPI专用8位微控制器,可用于无刷电机控制、低噪音模组转换器(LNB)、智慧卡读卡器、USB接口的快闪记忆体驱动器和可程式系统存储器(PSM),此存储器在单晶片上集成了存储器,微控制器和可程式逻辑单元16位的工控标准器件和基于高性能32位ARM核心的快闪记忆体控制器,具有卓越的低功耗特性及高级通信外设(包括乙太网、USB与CAN)。

意法半导体专用的微控制器解决方案有助于加速新兴的低数据率无线网路的开发,如实时定位系统(RTLS)和用于远程监视和控制的Zigbee平台。

安全IC

意法半导体为智慧卡和委托产品套用领域,连同广泛的高速产品系列、可共同使用的片上作业系统(SoC)解决方案提供了完整的安全微控制器和存储器。产品用于各类智慧卡套用,从最简单的电话卡到要求最严格的SIM与Pay-TV卡。安全性一直是意法半导体的一项专门技术,多项正式的安全证明、标准化的成员资格、意法半导体安全IC产品在许多领域(包括银行、IT安全性、电子 *** 、公共运输和移动通信)的成功套用有力的证明了这一点。

存储器

虽然众多存储器产品是标准产品,但意法半导体利用其在非易失性存储器技术领域的优势及其与领先用户间稳固的关系,开发出了各种专用EEPROM和快闪记忆体。与领先的OEM合作,意法半导体开发出了针对手机、汽车引擎控制、PC BIOS、机顶盒与硬碟驱动器之类的特殊套用进行了最佳化的创新产品。

分立器件

ASD产品基于在矽片晶元的顶端与底端实现的垂直或水平双极型架构。ASD™ 技术使得意法半导体能为市场带来各类产品,这些产品可处理大双向电流、保持高电压,并可在单晶片中集成各类分立元件。ASD技术是通用保护元器件、ESD保护器件、EMI滤波器与具有内置过压保护的AC开关的理想解决方案。随着近期工艺的升级,ASD技术允许在单晶片中集成多个分立元器件和无源元件(如电阻、电容与电感),从而产生了IPAD系列(集成无源与有源器件)。ASD的主要套用领域是无线与固定线路通信、家电、PC及外设。

标准产品 存储器

意法半导体为领先套用提供了业内最广泛的存储解决方案。意法半导体是非易失性存储器的主要供应商,包括:NOR和NAND 快闪记忆体。

快闪记忆体组合了高密度及电可擦除性。它们普遍套用于各种数字套用中,如手机、数位相机、数位电视、机顶盒、汽车引擎控制等,这些套用需要在系统可程式能力,并需要即使在没有电源的情况下也要保留数据。

作为全球三大NOR快闪记忆体供应商之一,意法半导体提供了两种主要的快闪记忆体类型:NOR及NAND。NOR快闪记忆体架构提供快速读取性能,是在手机和其他电子器件中进行代码存储与直接片上执行的理想之选。然而,对于高密度数据存储,NAND快闪记忆体较高的密度与编程吞吐量使其成为首选。

意法半导体的非易失性存储器系列还包括EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、串列快闪记忆体及非易失性RAM(Random Aess Memory)。

其他意法半导体的存储器产品还包含多种RFID IC。跟所有标准器件一样,成本与客户服务是供应商之间的主要差异,而意法半导体正在全力最佳化这两个方面。

对于既需要快速代码读取又需要高密度的套用(如现今的多功能手机),意法半导体同样提供了先进的多晶片解决方案,在单晶片封装内组合了不同类型的存储器。

智慧型电源

意法半导体的电源器件满足了对于整合了信号处理部件(模拟和/或数字)和电动促动器的功率解决方案不断增长的需求。此设计能力不仅提供了独有的经济优势,同时还提供了稳定性、电磁性能和降低空音与重量等方面的提高。智慧型电源作为一个专业术语,包括了多种横向及纵向的技术,这些技术在在汽车市场尤其起到至关重要的作用。

VIPower(垂直智慧型电源)是众多专利智慧型电源技术的总称,这些技术中,分立的电源结构现模拟和数字控制及诊断电流相结合,从而使器件可以将分立技术的强劲性与电流的控制与诊断功能相结合。意法半导体的BCD(双极-CMOS-DMOS)生产技术结合了双极、CMOS和DMOS工艺,允许集成越来越多的系统基本功能,如电压稳压器、通信接口以及一个单独元件中的多负载驱动器。

标准器件

意法半导体标准线性器件与逻辑IC由广泛的知名标准器件及针对高度集成、空间有限的套用创新的专用器件组成。产品范围包括逻辑功能、接口、运算放大器、比较器、低功耗音频放大器、通信电路(高速模拟、红外线与RF)、功率管理器件、稳压器与参考电路、微处理器复位与监视器、模拟与数字开关、功率开关、VFD驱动器及高亮度LED驱动器。

分立器件

意法半导体是世界领先的分立功率器件供应商之一,产品范围包含MOSFET (包括运用创新的MDmeshTM第二代技术的器件)、双极电晶体、IGBT、肖特基与超快速恢复双极工艺二极体、三端双向可控矽开关及保护器件。此外,意法半导体的专利IPAD(集成有源和无源器件)技术,允许在单个晶片中整合多个有源和无源元件

RF

意法半导体的RF产品包括可以用于ISM(工业科学和医疗),手机基站之类的套用中的功率RF电晶体。

实时时钟

意法半导体提供了完整的低功耗实时时钟(RTC)产品线,从输入级产品到具有微处理器监视功能、SRAM、非易失性特性与通用减少检测管教实现的高级数据保护的高端RTC。嵌入式软体校准每个月的精度误差仅为2秒。

所获荣誉

2020年5月13日,意法半导体名列2020福布斯全球企业2000强榜第822位。

ST联盟

战略联盟和行业合作

自诞生以来,意法半导体公司成了创建战略联盟的先锋,并在发展与用户、供应商、竞争者、大学、研究机构和欧洲研究项目的关系方面得到了大家的公认。战略联盟和行业合作对于在半导体行业中取得成功变得越来越重要。

意法半导体公司(STMicroelectronics)已经跟包括Alcatel、Bosch、Hewlett-Packard、Marelli、Nokia、Nortel、Pioneer、Seagate、Siemens VDO、Thomson和Western Digital等在内的用户成立了几个战略联盟。用户联盟为意法半导体公司提供了宝贵的系统和套用专长及进入主要产品市场的途径,同时使得它的用户能够分担产品开发的风险,而且还能使用意法半导体公司的工艺技术和生产设施。意法半导体公司现在正在积极利用其丰富的经验和技术来扩展其面向美国、欧洲和亚洲顶级OEM的用户联盟的数量。

在继续在激烈的销售竞争中打拼的同时,与其它半导体行业制造商合作使得意法半导体公司能够增加其对高昂的研究与开发以及生产资源的投资,从而实现技术开发的互利互惠。

意法半导体公司是无线技术领域内的常胜将军,2002年与Texas Instruments合作制定和推广无线套用处理器接口的开放式标准。该创新现已扩展到更多公司,并且以MIPI联盟(创始成员有ST、ARM、Nokia和Texas Instruments)著称。联盟现在拥有超过92个成员,合作成为移动行业的领袖,其目标是制定和推广移动套用处理器接口的开放式标准。

非易失性存储器是意法半导体公司的一个战略产品部门。在该领域中,意法半导体公司已与Hynix合作了4年,联合开发了NAND Flash技术和产品。至于NOR Flash,其已与Intel就无线套用的产品指标结成了战略联盟。并且,最近与Freescale签订协定,联合开发带有嵌入式Flash(采用90nm技术制造而成)的微控制器。

意法半导体公司还与领先供应商制定了联合开发计画,如Air Liquide、Applied Materials、ASM Lithography、Axalto、Canon、Hewlett-Packard、KLA-Tencor、LAM Research、MEMC、Teradyne和Wacker,以及包括Cadence、CoWare和Synopsys在内的领先电子设计自动化(EDA)工具制造商。

至于联合研究与开发计画,意法半导体公司还加入了欧洲合作研究计画,如MEDEA+(微电子技术及其套用领域高级合作研究与开发的泛欧计画)和ITEA2(欧洲发展信息技术,软体密集型系统和服务的高级竞争前研究与开发的战略性泛欧计画)。意法半导体公司还在最近创办的欧洲技术平台 - ENIAC(欧洲纳电子行动顾问委员会,用于提供纳电子的战略性研究方向)和ARTEMIS(嵌入式智慧型与系统先进研究和技术,其作用跟嵌入式系统类似) - 中起主导作用。并且,意法半导体公司还与全球众多大学合作,包括欧洲、美国和中国的大学以及主要研究机构,如CEA-Leti和IMEC。

至于制造业,1998年意法半导体公司在中国深圳建立了其后端组装和测试厂。该厂属于意法半导体公司与深圳市海达克实业有限公司(SHIC)共同组建的合资公司性质。2004年,意法半导体公司与Hynix签署并发表了合资协定,在中国无锡建立前端存储器制造厂。合资公司是公司间NAND Flash工艺/产品联合开发关系的延伸,拥有拟于2006年底投入生产的200-mm晶圆生产线和拟于2007年投入生产的300-mm晶圆生产线。

ST大学 大学简介

以管理和现场培训需求为基准,ST大学开发并部署了在企业范围内进行的战略型培训项目。ST大学与ST的各个培训机构密切合作,推出了用于满足ST和ST大学不断变化的培训需求的培训项目课程。

在ST大学培训目录中,只有一个培训项目是同时面向ST员工和外部工程师的。该技术课程的主要目的是发展微电子制造管理领域中的技术专长。

这个独特的项目是由意法半导体公司和法国2家知名工学院 - "L'Ecole Nationale Supérieure des Mines" de Saint-Etienne 与 "l'Ecole Centrale" Marseille - 合作推出的。它为在当今要求严苛的微电子行业中起着重要作用的工程师提供技术和管理技能。为了跟上微电子行业领先技术的步伐,ST大学每年都会在业内专家、学者和研究员的支持下对整个项目进行改进。ST大学发展并改善了理论课程与套用之间的关系,以及ST业内专家和ST供应商的参与。

课程

该项目分为2个主要部分:

第1部分:着重介绍下列3个领域的基础知识和套用课程:

器件和技术:物理特征工具和制造工艺步骤。

积体电路的开发:设计工具、测试和后端 *** 作。

生产和管理工具:生产设备管理、生产技术、可靠性和质量系统。

第2部分:为期6个月的公司(主要是在ST)实习,着重学习和项目有关的特定科目。

中国联合

意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)与中国第一汽车股份有限公司(一汽,FAW)宣布在汽车电子技术领域进行合作,同时在一汽技术中心成立一汽-意法半导体汽车电子联合实验室。联合实验室将面向先进的汽车电子技术方案,研发范围包括动力总成、底盘、安全系统、车身、汽车信息娱乐系统、新能源技术等。一汽将在其先进的汽车电子研发平台内引入意法半导体的微控制器(MCU)、专用标准产品(ASSP)和智慧型驱动晶片。

联合实验室的主要研发方向是先进的汽车电子套用。借助意法半导体的汽车电子研发经验、技术优势、产品(如意法半导体的PowerPC系列32位微控制器和发动机管理系统高集成晶片)、原型设计和技术支持,联合实验室将推动双方在汽车电子技术方面的合作研发,例如,ECU(发动机控制单元)、TCU(变速器控制单元)和EPS(电动助力转向系统),这些研发成果将增强一汽下一代汽车的市场竞争力。

一汽集团副总工程师兼技术中心主任李骏表示:"中国汽车销售量连续三年居全球首位,随着消费者对汽车安全性和舒适度越来越关注,汽车电子市场也在高速增长,中国是一个巨大的汽车半导体市场。一汽与意法半导体建立联合实验室,有助于推动双方的深入合作,提升一汽汽车电子的核心竞争力,促进汽车电子产品的自主创新能力。"

意法半导体大中国与南亚区汽车产品部市场与套用经理Edoardo Merli表示:"我们非常高兴能够与中国领先的汽车OEM厂商一汽合作。意法半导体作为2011年中国排名第一[1]、全球第三[2]的汽车晶片供应商,在动力总成、车身、安全、信息娱乐和车载多媒体方面具有很大的优势,这种优势得到了中国汽车厂商的认可。我们相信,双方的合作也将加强意法半导体在中国汽车电子业的领先地位。"

2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,禁止美国企业向华为出口技术和零部件;2020年5月,美国进一步升级对华为贸易禁令,要求凡使用了美国技术或设计的半导体芯片出口华为时,必须得到美国政府的许可证,进一步切断华为通过第三方获取芯片或代工生产的渠道。

此前,高通、英特尔和博通等美国公司都向华为提供芯片,用于华为智能手机和其他电信设备,华为手机使用谷歌的安卓 *** 作系统。华为自研的麒麟高端手机芯片,也依赖台积电代工。随着美国芯片禁令实施,华为手机业务遭遇重创,消费者业务收入大幅下滑,海外市场拓展也受到影响。

美国凭借芯片技术优势对中国企业“卡脖子”,使半导体产业陡然成为中美 科技 竞争的风暴眼。“缺芯”之痛,突显了中国半导体产业的技术短板。它如一记振聋发聩的警钟,惊醒国人看清国际 科技 竞争的残酷现实。

半导体产业是 科技 创新的龙头和先导,在信息 科技 和高端制造中占据核心地位。攻克半导体核心技术难题,解决高端芯片受制于人的现状,成为中国高 科技 发展和产业升级的当务之急。

全球半导体版图

半导体产业很典型地体现了供应链的全球化,各国在半导体产业链上分工协作,相互依赖。美国、韩国、日本、中国、欧洲等国家或地区发挥各自优势,共同组成了紧密协作的全球半导体产业链。

根据美国半导体行业协会发布的最新数据,美国的半导体企业销售额占据全球的47%,排名第二的是韩国,占比为19%,日本和欧盟半导体企业销售额占比均为10%,并列第三。中国台湾和中国大陆半导体企业销售额占比分别为6%和5%。

具体来看,美国牢牢控制半导体产业链的头部,包括最前端EDA/IP、芯片设计和关键设备等。具体而言,在全球产业链总增加值中,美国在EDA/IP上,占据74%份额;在逻辑芯片设计上,占据67%;在存储芯片设计上,占据29%;在半导体制造设备上,占据41%。

日本在芯片设计、半导体制造设备、半导体材料等重要环节掌握核心技术;韩国在存储芯片设计、半导体材料上发挥关键作用;欧洲在芯片设计、半导体制造设备和半导体材料上贡献突出;中国则在晶圆制造上发挥重要作用。

中国大陆在全球晶圆制造(后道封装、测试)增加值占比高达38%;中国台湾在全球半导体材料、晶圆制造(前道制造、后道封装、测试)增加值占比分别达到22%和47%。

以上国家和地区构成了全球半导体产业供应链的主体。

芯片是人类智慧的结晶,芯片制造是全球顶尖的高端制造产业之一,是典型的资本密集和技术密集行业。制造的过程之复杂、技术之尖端、对制造设备的苛刻要求,决定了芯片产业链的复杂性。半导体制造中的大部分设备,包含了数百家不同供应商提供的模块、激光、机电组件、控制芯片、光学、电源等,均需依托高度专业化的复杂供应链。每一个单一制造链条都可能汇集了成千上万的产品,凝聚着数十万人多年研发的积累。

芯片技术也涉及广泛的学科,需要长时期的基础研究和应用技术创新的成果累积。举例来说,一项半导体新技术方法从发布论文,到规模化量产,至少需要10-15年的时间。作为全球最先进的半导体光刻技术基础的极紫外线EUV应用,从早期的概念演示到如今的商业化花费了将近40年的时间,而EUV生产所需要的光刻机设备的10万个零部件来自全球5000多家供应商。

芯片制造的复杂性,创造了一个由无数细分专业方向组成的全球化产业链。在半导体市场中,专业的世界级公司通过几十年有针对性的研发,在自己擅长的领域建立了牢固的市场地位。比如,荷兰ASML垄断着世界光刻机的生产;美国高通、英特尔、韩国三星、中国台湾的台积电等也都形成了各自的技术优势。目前全世界最先进制程的高端芯片几乎都由台积电和三星生产。

中美芯片供应链各有软肋

“缺芯”,不仅困扰着中国企业。

自去年下半年以来,受新冠疫情及美国贸易禁令干扰,芯片产能及供应不足,全球信息产业和智能制造都遭遇了严重的“芯片荒”。

随着新一轮新冠疫情在东南亚蔓延, 汽车 行业芯片短缺进一步加剧,全球三家最大的 汽车 制造商装配线均出现中断。丰田称 9 月全球减产 40%。美国车企也不能幸免,福特 汽车 旗下一家工厂暂停组装 F-150 皮卡,通用 汽车 北美地区生产线停工时间也被迫延长。

蔓延全球的芯片荒,迫使各国对全球半导体供应链的安全性、可靠性进行重新审视和评估。中美两个大国在半导体供应链上各有优势,也各有软肋。

中国芯片产业起步较晚,但近年来加速追赶。根据中国半导体行业协会统计,2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元,同比增长17%,5年增长了超过一倍。其中,设计业销售额为3778.4亿元,同比增长23.3%;制造业销售额为2560.1亿元,同比增长19.1%;封装测试业销售额2509.5亿元,同比增长6.8%。中国2020年出口集成电路2598亿块,出口金额1166亿美元,同比增长14.8%。

中国芯片核心技术与美国有较大差距,主要突破在芯片设计领域,芯片设计水平位列全球第二。在制造的封测环节也不是我们的短板。中国芯片制造的短板主要在三方面:核心原材料不能自己自足、芯片制造工艺与国际领先水平有较大差距、关键制造设备依赖进口。

由于不能独立完成先进制程芯片的生产制造,大量高端芯片依赖进口。2020年中国进口芯片5435亿块,进口金额3500.4亿美元。

美国是世界芯片头号强国,拥有世界领先的半导体公司,但其核心能力是主导芯片产业链的前端,包括设计、制造设备的关键技术等,但上游资源和制造能力也依赖国外。美国在全球半导体制造市场的市占率急速下降,从 1990 年 37% 滑落至目前 12%左右。

波士顿咨询公司和美国半导体行业协会在今年4月联合发布的《在不确定的时代加强全球半导体产业链》的报告显示,若按设备制造/组装所在地统计,2019年中国大陆半导体企业销售额占比高达35%;美国则排名第二,销售额占比为19%。

世界芯片的主要制造产能集中在亚洲, 2020 年中国台湾半导体产能全球占比为 22%,其次是韩国 21%,日本和中国大陆皆为 15%。这意味着美国在芯片的制造和生产环节,也存在很大的脆弱性。这也是伴随东南亚疫情爆发导致芯片产业链产能受限,美国同样遭遇“芯片荒”的原因。

对半导体产业链脆弱性的担忧,推动美国加大对半导体产业的投资和政策扶持。今年5月美国参议院通过一项两党一致同意的芯片投资法案,批准了520亿美元的紧急拨款,用以支持美国半导体芯片的生产和研发,以提升美国国内半导体产业链的韧性和竞争力。今年2月24日,美国总统拜登签署一项行政命令,推动美国加强与日本、韩国及中国台湾等盟国/地区合作,加速建立不依赖中国大陆的半导体供应链。

除了产能问题,美国在全球半导体竞争中的另一个软肋就是对中国市场的依赖。中国是全球最大的半导体需求市场,每年中国半导体的进口额都超过3000亿美元,大多数美国半导体龙头企业至少有25%的销售额来自中国市场。可以说,中国是美国及全球主要半导体供应商的最大金主。如果失去中国这个最富活力、最具成长性的市场,那么依赖高资本投入的美国各主要芯片供应商的研发成本将难以支撑,影响其研发投入及未来竞争力。

这从另一方面说,恰是中国的优势,中国庞大的市场需求和发展空间,足以支撑芯片产业链的高强度资本投入与技术研发,并推动技术和产品迭代。

“中国芯”提速

随着中国推进《中国制造2025》,芯片制造一直是中国 科技 发展的优先事项。如今,美国在芯片供应和制造上进行霸凌式断供,使中国构建自主可控、安全高效的半导体产业链的目标更加紧迫。

客观上,半导体产业链需要各国协作,这从成本和技术进步角度,对各国都是互利共赢。但美国的断供行为改变了传统的商业与贸易逻辑。在大国竞争的背景下,对具有战略意义的半导体和芯片产业链,安全、可靠成为主导的逻辑。

中国要成为制造强国,实现在全球产业链、价值链的跃升,摆脱关键技术受制于人的困境,芯片制造这道坎儿就必须跨过。

随着越来越多的中国高 科技 企业被列入美国实体清单,迫使半导体产业链中的许多中国企业不得不“抱团取暖”,携手合作,努力寻求供应链的“本土化”。“中国芯”突围,成为中国 科技 界、产业界不得不面对的一场“新的长征”。中国半导体产业进入攻坚期,也由此迎来发展的重大战略机遇期。

在国家“十四五”规划和2035远景目标纲要中,把 科技 自立自强作为创新驱动的战略优先目标,致力打造“自主可控、安全高效”的产业链、供应链;国家将集中资金和优势 科技 力量,打好关键核心技术攻坚战,在卡脖子领域实现更多“由零到一”的突破。国家明确提出到2025年实现芯片自给率70%的目标。

2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,瞄准国产芯片受制于人的短板,在投融资、人才和市场落地等方面进一步加大政策支持,助力打通和拓展企业融资渠道,加快促进集成电路全产业链联动,做大做强人才培养体系等。

全国多地制定半导体产业发展规划和扶持政策,积极打造半导体产业链。长三角地区是我国半导体产业重点聚集区,深圳市则是珠三角地区集成电路产业的龙头,京津冀及中西部地区的半导体产业也正在加快布局。

作为中国创新基地,上海市政府6月21日发布《战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》,其中集成电路产业列为第一位的发展项目,提出产业规模年均增速达到20%左右,力争在制造领域有两家企业营收进入世界前列,并在芯片设计、制造设备和材料领域培育一批上市企业。

上海市的规划中,对芯片制造也制定出具体目标和实施路径:加快研制具有国际一流水平的刻蚀机、清洗机、离子注入机、量测设备等高端产品;开展核心装备关键零部件研发;提升12英寸硅片、先进光刻胶研发和产业化能力。到2025年,基本建成具有全球影响力的集成电路产业创新高地,先进制造工艺进一步提升,芯片设计能力国际领先,核心装备和关键材料国产化水平进一步提高,基本形成自主可控的产业体系。

上海联合中科院和产业龙头企业,投资5000亿元,打造世界级芯片产业基地:东方芯港。目前东方芯港项目已引进40余家行业标杆企业,初步形成了覆盖芯片设计、特色工艺制造、新型存储、第三代半导体、封装测试以及装备、材料等环节的集成电路全产业链生态体系。

在国家政策指引和强劲市场的驱动下,国家、企业、科研机构、大学、 社会 资金等集体发力,中国芯片行业正展现出空前的发展动能和势头。

在外部倒逼和内部技术提升的共同作用下,中国芯片产业第一次迎来资金、技术、人才、设备、材料、工艺、设计、软件等各发展要素和环节的整体爆发。国产芯片也在加速试错、改造、提升,正在经历从“不可用”到“基本可用”、再到“好用”的转变。

中国终将重构全球半导体格局

中国芯片制造重大技术突破接踵而至:

中微半导体公司成功研制了5纳米等离子蚀刻机。经过三年的发展,中微公司5纳米蚀刻机的制造技术更加成熟。该设备已交付台积电投入使用。

上海微电子已经成功研发出我国首款28纳米光刻机设备,预计将在2021年交付使用,实现了光刻机技术从无到有的突破。

中芯国际成功推出N+1芯片工艺技术,依托该工艺,中芯国际芯片制程不断向新的高度突破,同时成熟的28纳米制程扩大产能。

7月29日,南大光电承担的国家 科技 重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”之光刻胶项目通过了专家组验收。

8月2日青岛芯恩公司宣布8寸晶圆投片成功,良率达90%以上,12寸晶圆厂也将于8月15日开始投片。

2017年,合肥晶合集成电路12寸晶圆制造基地建成投产,至2021年合肥集成电路企业数量已发展到近280家。

中国半导体行业集中蓄势发力,在关键技术和设备等瓶颈领域,从无到有,由易入难,积小成而大成,关键技术和工艺水平正在取得整体跃迁。

小成靠朋友,大成靠对手。某种意义上,我们应该感谢美国的遏制与封锁,逼迫我们在芯片和半导体行业加速摆脱对外部的依赖。

回望新中国 科技 发展史,凡是西方封锁和控制的领域,也是中国技术发展最快的领域:远的如两d一星、核潜艇,近的如北斗导航系统以及登月、空间站、火星探测等航天工程。在外部压力的逼迫下,中国 科技 与研发潜能将前所未有地爆发。

实际上,中国的整体 科技 实力与美国的差距正在迅速缩小。在一些尖端领域,比如高温超导、纳米材料、超级计算机、航天技术、量子通讯、5G技术、人工智能、古生物考古、生命科学等领域已经居于世界前沿水平。

英国世界大学新闻网站8月29日刊发分析文章,梳理了中国 科技 水平的颠覆性变化:

在创新领域,中国在全球研发支出排名第二,全球创新指数在中等收入国家中排名第一,正在从创新落伍者转变为创新领导者。

人才方面,拥有庞大的高端理工人才库,中国已是知识资本的重要创造者,美中 科技 关系从高度不对称转变为在能力和实力上更加对等。

技术转让方面,中国从单纯的学习者和技术接收者,转变为技术转让的来源和跨境技术标准的塑造者。

人才回流,中国正在扭转人才流失问题,积极从世界各地招募科学和工程人才。

这些变化表明,中国 科技 整体实力已经从追赶转变为能够与国际前沿竞争,由全球 科技 中的边缘角色转变为具有重要影响力的国家之一。

中国的基础研究水平也在突飞猛进。据《日经新闻》8月10日报道,在统计2017年至2019年间全球被引用次数排名前10%的论文时,中国首次超过美国,位居榜首位置。报道还着重指出中国在人工智能领域相关论文总数占据20.7%,美国为19.8%,显示中国在人工智能领域的研究成果正在超越美国。

另有日本学者在研究2021QS世界大学排名后,发现世界排名前20的理工类大学中,中国有7所上榜,清华大学居于第一位,而美国有5所。如果进一步细分到“机械工程”、“电气与电子工程”,中国大学在排名前20中的数量更是全面碾压美国。

芯片技术反映了一个国家整体 科技 水平和综合研发实力,中国的基础研究、应用研究、人才实力具备了突破芯片核心技术的基础和能力。

正如世界光刻机龙头企业——荷兰ASML总裁温尼克今年4月接受采访时所说:美国不能无限打压中国,对中国实施出口管制,将逼迫中国寻求 科技 自主,现在不把光刻机卖给中国,估计3年后中国就会自己掌握这个技术。“一旦中国被逼急了,不出15年他们就会什么都能自己做。”

温尼克的忧虑,正在一步步变成现实。全球半导体产业正进入重大变革期,中国在芯片制造领域的发愤图强,正在改写世界半导体产业的竞争格局。

中国的市场优势加上国家政策优势、资金优势以及基础研究的深入,打破美国在芯片制造领域的技术垄断和封锁,这一天不会太遥远。


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