주말에 진행된 두 과기원 원사 회의는 7명의 거물이 함께 참석해 뉴스 방송이 방송되는 데 20분 정도가 소요될 만큼 수준이 매우 높았다. 기본적으로 우리나라 과학기술혁신의 현 정책현황을 보여줄 수 있다.
지도자들의 연설을 요약하면, 3세대 반도체와 반도체 재료과학이 현 문제의 핵심이 될 것이라는 결론을 내릴 수 있다. 즉, 하향식 미래과학과 상향식 기초과학을 함께 추진해야 하며 두 손이 강해야 한다는 것이다.
3세대 반도체란?
3세대는 1, 2세대에서 3세대로 넘어가는 반도체 소재의 변화를 말한다.
1세대 반도체는 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)으로 대표된다. 현재 대부분의 반도체는 실리콘을 기반으로 하고 있다.
2세대 반도체는 4G 시대 대부분의 통신장비 소재인 갈륨비소(GaAs)와 갈륨인화물(GaP)로 대표된다.
3세대 반도체는 5G 시대의 주요 소재인 질화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC), 산화아연(ZnO), 다이아몬드로 대표된다. 실리콘 기반 제품은 무선 통신, 자동차 전자 장치, 전력망, 고속철도, 위성 통신, 군용 레이더, 항공 우주 및 기타 분야의 응용 분야에서 비교할 수 없는 이점을 가지고 있습니다.
GaN은 일반적으로 소형 가전 제품, 특히 가장 널리 사용되는 충전기와 같은 저전압에 사용되며 SiC는 일반적으로 차량, 5G 기지국, 전력망과 같은 고전압에 사용됩니다. 등. 간단히 말하면, 3세대 반도체의 장점은 고내압, 고온 저항, 고출력, 내방사선성, 강한 전도성, 빠른 작업 속도, 낮은 작업 손실 등입니다.
3세대 반도체의 주요 응용분야
3세대 반도체의 주요 다운스트림 응용분야는 소비자용 전원공급장치, 산업용 전원공급장치, UPS 전원공급장치, 신에너지 자동차, 태양광 인버터, 등. 현재 개발 상황에 따르면 주요 응용 분야는 반도체 조명, 전력 전자 장치, 레이저 및 감지기 등 4개 분야이며 각 분야의 산업 성숙도가 다릅니다.
1. 반도체 조명. 4대 응용분야 중 반도체 조명 산업이 가장 빠르게 발전해 수백억 달러 규모의 산업 규모를 형성했다. 반도체 조명에 사용되는 재료 시스템은 크게 사파이어 기반 GaN, SiC 기반 GaN, Si 기반 GaN의 세 가지 유형으로 구분됩니다. 각 재료 시스템의 제품은 서로 다른 응용 분야에 해당합니다. 그 중 사파이어 기반의 GaN은 가장 일반적으로 사용되고 성숙한 재료 시스템이다. 대부분의 LED 조명은 이 재료 시스템을 통해 제조된다. SiC 기반 GaN은 제조원가가 상대적으로 높지만 방열성이 좋아 저에너지 소비, 고출력 조명기기 제조에 매우 적합하다. Si 기반 GaN은 3가지 소재계 중 제조단가가 가장 낮아 저가형 디스플레이에 적합하다.
2. 전력 전자 장치. 전력 전자 분야에서는 와이드 밴드갭 반도체의 적용이 이제 막 시작되었으며 시장 규모는 수억 달러에 불과합니다. 주로 군용 첨단장비 분야에 집중되어 있으며, 점차 민간분야까지 확대되고 있습니다. 마이크로파 장치의 경우 GaN 고주파 및 고출력 마이크로파 장치가 군용 레이더, 스마트 무기 및 통신 시스템에 사용되기 시작했습니다. 앞으로 GaN 마이크로웨이브 소자는 4G, 5G 이동통신 기지국 등 민간 분야에도 활용될 것으로 예상된다. 전력소자 측면에서 GaN과 SiC 소재 시스템의 적용분야는 서로 다르다. Si 기반 GaN 디바이스의 주요 응용 분야는 노트북, 고성능 서버, 기지국용 스위칭 전원 공급 장치 등 중저압(200~200V)이며, SiC 기반 GaN은 고전압 분야에 집중되어 있습니다. (1 200V) 태양광 발전 및 신에너지 차량, 고속철도 운송, 스마트 그리드 인버터 및 기타 장치.
3. 레이저 및 탐지기. 레이저 및 검출기 응용 분야에서 GaN 기반 레이저는 넓은 스펙트럼 범위를 포괄할 수 있어 청색, 녹색, 자외선 레이저 제조 및 자외선 검출이 가능합니다.
보라색 레이저를 사용하면 Blu-ray 디스크보다 최대 20배 더 많은 데이터를 저장할 수 있는 대용량 광 디스크를 만들 수 있습니다. 또한 보라색 레이저는 의료 소독, 형광 여기 광원 및 기타 응용 분야에도 사용될 수 있으며 총 시장 규모는 12억 달러에 달합니다. 블루 레이저는 기존의 레드 레이저 및 주파수를 두 배로 늘린 완전 경화 녹색 레이저와 함께 사용하여 풀 트루 컬러 디스플레이를 구현할 수 있어 레이저 TV가 널리 사용됩니다. 현재 블루 레이저와 그린 레이저의 출력 가치는 약 2억 달러에 이른다. 기술적인 병목 현상이 해소되면 잠재적인 출력 가치는 500억 달러에 달할 것이다. GaN 기반 자외선 탐지기는 미사일 조기 경보, 위성 비밀 통신, 다양한 환경 모니터링, 화학 및 생물학적 탐지 및 기타 분야에 사용될 수 있지만 아직 산업화되지 않았습니다.
기타 애플리케이션 4개. 최첨단 연구 분야에서 넓은 밴드갭 반도체는 태양전지, 바이오센서, 수성 수소 생산 매체 및 기타 신흥 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 현재 이러한 인기 있는 분야는 여전히 실험실 연구 및 개발 단계에 있습니다.
Sanan Optoelectronics
회사는 화합물 반도체 배치를 위해 2014년 5월 Sanan Integrated를 설립하고 GaAs 및 GaN 에피택시 웨이퍼 생산 라인과 통신 시장에 적합한 GaAs 및 GaN을 구축했습니다. .반도체 칩 생산라인 등 2017년 12월 Sanan Optoelectronics는 화합물 반도체 사업을 확장하기 위해 Quanzhou Sanan Semiconductor를 설립하고 2개의 LED 에피택시 웨이퍼 프로젝트와 5개의 화합물 반도체 프로젝트 건설에 333억 위안을 투자했습니다. 2020년에 회사는 결정 성장-기판 생산-에피택시 성장-칩 준비-패키징 산업 체인을 포괄하는 창사 SiC 프로젝트에 공동 투자했으며 총 투자액은 160억 위안입니다. 현재 창사 SiC 프로젝트는 상대적으로 수주가 많아 올해 2분기와 3분기에 수익에 기여할 것으로 예상된다. Sanan 통합 GaN 생산 능력은 월 4인치, 2,000개로 계획되어 있으며 계속 투자할 예정이다. 미래에는 6인치.
주요 관심 포인트 - sic
SiC는 중국-미국 금수 조치 목록에 있으며 생산 효율성이 사파이어보다 훨씬 낮습니다. 소진되는 크리스탈 기판은 20~50개 정도인데, 국내 업체는 많지 않고, 크리어의 수준도 50개 안팎이다.
수요 측면에서 보면 테슬라는 6인치 실리콘 웨이퍼의 약 2/3, 약 140장을 전기차의 성장 속도에 따라 수요가 공급을 초과해야 한다. SiC 전력 장치는 더 많은 전력을 절약하고 압축기를 더 작게 만듭니다. 또한 비용이 감소함에 따라 향후 시나리오는 계속 확장될 것입니다.
기술적 측면에서는 중국과 미국이 크게 차이가 없는 분야다. 크리는 6인치를 달성했고, 산안 역시 열심히 노력하고 있다. Cree는 2년 안에 8인치가 달성될 것이라고 믿고 있으며 Sanan은 현재 6인치 모델을 보유하고 있으며 2~3년 안에 8인치를 만드는 것을 목표로 하고 있습니다. Sanan은 기회입니다. 국가가 Tesla의 성과를 따라가고 싶다면 SiC를 사용해야 합니다.
Luxiao Technology
Luxiao Technology는 3년 전에 공식적으로 이 업계에 진출하기 시작했습니다. 처음에는 중앙 기업과 협력하여 탄화규소 장비를 개발했습니다. 허페이성 창펑현 정부는 탄화규소 결정 성장의 R&D 및 생산, 기판 생산, 에피택시 성장 등을 포함하는 3세대 전력 반도체인 탄화규소 산업 단지 건설에 공동 투자했습니다. 총 프로젝트 투자 규모 100억 위안으로 추산된다.
지난해 중국 내 실리콘카바이드 연구개발 분야 최초로 첸 교수를 영입했다. 장비 개발을 위한 수주가 700여 건에 달하며 국내외 고객들과 추가 협상이 진행 중이다. 2~3차례의 기술 반복이 수행되었습니다. 공장 건물은 3월 15일에 폐쇄되었으며, 장비는 5월 15일에 투입될 예정이며, 6월 30일에 1단계 조명이 켜질 예정이며, 연말 이전에 수천 개의 제품이 출시될 예정입니다.
Luxiao Technology의 하이라이트는 장비가 외국과 비교된다는 것입니다. 가장 큰 이유는 장비가 해외보다 가격이 좋을뿐만 아니라 예비 부품의 90 % 때문입니다. 시간은 현지화되어 있으며 개별 부품은 유럽에서 구입해야 합니다. 탄화 규소 장비는 일반적으로 자체 설계 및 조립되며 회사가 주로 장비 제작에 종사하기 때문에 다른 회사는 Tianke Heda, Northern Huachuang 및 Jingsheng Electromechanical에서 판매했습니다.
타 경쟁사 대비 장점: 1. 장비와 공정이 결합되어 시너지 효과를 낼 수 있다. 2. 공정이 국내 6인치와 유사하고, 실험실에서 산업화까지의 과정이 단축된다. 3. 창징량 요금이 유리합니다.
기판 납품 샘플 검증 : 지난해 다운스트림 표준 인증을 완료한 뒤 9월 30일 시험 생산에 돌입했다. 기기 공장은 차량 수준의 인증을 받게 되는데, 이는 매해 일정한 수율과 규모를 요구한다. 6월에는 3-인증이 필요합니다.
China Resources Micro
이 회사는 중국 최대의 전력 반도체 IDM 공급업체이며 설계 및 파운드리 운영 모델을 채택하고 있습니다. 실리콘 카바이드 전력 장치 측면에서 회사는 6인치 650V 및 1200V SiC BS 시리즈 제품을 출시 및 양산했으며 차세대 SiC BS 제품의 설계, 공정 개발 및 샘플 출력을 완료했습니다. 실리콘 기반 질화갈륨 전력 장치 측면에서 회사가 독자적으로 개발한 650V 실리콘 기반 질화갈륨 장치의 정적 매개변수는 외국 벤치마크 샘플 수준에 도달했습니다.
China Resources Micro의 흥미로운 점은 국영 기업의 지원을 받고 있으며 뛰어난 연구 역량을 갖추고 있다는 것입니다. 또한 IDM 비즈니스 모델은 비용 게임의 여지가 많다는 것입니다.