今年关于华为的题材令人眼花缭乱!
就在刚刚,突然传来一则华为在金刚石材料布局的专利。据悉,华为技术有限公司、哈尔滨工业大学申请的"一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法"专利公布。企查查专利摘要显示,本发明涉及芯片制造技术领域。本发明实现了以Cu/SiO2混合键合为基础的硅/金刚石三维异质集成。
这可谓一石激起千层浪!相关题材的上市公司股价随之暴涨!
目前关于金刚石的应用大致分成三个阶段:
大单晶(多晶)金刚石业务方面,第一阶段产品为宝石级大单晶,当前已商业化;第二阶段产品是散热材料、光学窗口片等,该阶段的产品有望在未来2-3年实现商业化;第三阶段半导体材料是远期规划。
第一个阶段就是人们熟悉的最近一两年培育钻石大幅度降价,使得全球以戴比尔斯为代表的天然钻石公司举步维艰!俄罗斯规模最大的钻石开采和加工企业阿尔罗萨公司采取了一项史无前例的措施,在两个月的时间内停止所有钻石销售,以对价格形成支撑。据全球珠宝行业分析机构的数据,人造培育钻石的市场份额自年以来不断提升,截至今年7月,市场份额已经达到了49.9%,非常接近50%的临界点。
培育钻石一般有两种技术路径:一种是模拟自然钻石形成的高温高压法,简称HTHP法,该法很早以前就可以做成工业钻石使用,以河南省几家上市公司为代表,包括黄河旋风、力量钻石、中兵红箭等;还有一种叫化学气相沉积法,简称CVD法,这个方法做出的产品,不仅可以用作装饰钻石,还可以做成金刚石膜,这一优质的散热材料,以及掺杂以后形成半导体材料。这才是未来极有可能改变半导体领域的大杀器!
目前对半导体材料的划分大致分为三代:
第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表,典型应用于以集成电路为核心的微电子产业。硅基半导体也是目前产量最大、应用最广的半导体材料,90%以上的半导体产品使用硅基制作。这一代材料,因为中国起步晚,需要补课的地方实在太多,因此与欧美差距最大。谈到最多的光刻机、光刻胶、EDA软件等都是属于这一赛道。
第二代半导体以砷化镓等化合物半导体为代表,砷化镓材料的电子迁移率约是硅的6倍,具有直接带隙,故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能,被广泛应用于光电子和微电子领域。这个领域应用相对较窄,目前中国台湾几家公司如稳懋是绝对龙头。
第三代半导体指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料,第三代半导体材料禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势,可进一步满足现代工业对于高功率、高电压、高频率的要求,在新能源汽车、光伏发电、5G通讯等领域具有广阔的应用前景。这个是中国与世界巨头们差距最小的一个赛道。在氮化镓领域,出了英诺赛科这个世界级巨头公司了。据英诺赛科官宣,其氮化镓器件累计出货数量全球第一!市场份额全球第一!量产交付全球第一!累计出货量达4亿颗!月产能片,覆盖30V-V的高中低压全功率氮化镓产品,涵盖晶圆、分立器件、合封芯片三大类!
而这里提到的金刚石则是集优异的电学、光学、力学、热学和化学等特性于一身的超宽禁带半导体,甚至被一些学者誉为“终极半导体材料”“终极室温量子材料”。除了禁带宽度大,金刚石还具有热导率高、空穴迁移率高、绝缘强度高和介电常数低等优点。热导率高不仅有利于制作高功率放大器,如果以金刚石做芯片,其热导率也可以有效缓解手机使用过程中容易发热的问题。耐高压、大射频、低成本、耐高温,多重特性助推金刚石成下一代半导体材料。金刚石禁带宽度5.5eV超现有氮化镓、碳化硅等,载流子迁移率也是硅材料的3倍,同时金刚石在室温下有极低的本征载流子浓度,且具备优异的耐高温属性。中国科学院院士、超硬材料国家重点实验室主任邹广田建议:一是金刚石产业要向高端原料和制品发展,大力提高产品品质,并打造一批国际品牌;二是向应用广度发展,要在耐磨产品领域替代碳化硅和刚玉等普通磨料,在超硬产品领域替代硬质合金;三是向纳米尺寸发展,要着力发展制造、提纯、表面修饰等技术,开发新应用领域,特别是生物医药等领域。
在这一新兴领域,还出现一家名为优普莱的公司。该公司是一家微波等离子体应用技术与相关设备研发企业,产品包括CVD法培育钻石、材料处理、等离子柜、金刚石膜、金刚石材料等,是一家非常有潜力的硬核科技企业。
技术迭代的步伐非常迅猛,国内在半导体领域也是一代落后,二代跟随,三代并驾齐驱,四代完全呈现局部领先的态势。这非常像通讯领域华为、中兴超越老牌国外通讯巨头的故事翻版。毕竟都是新领域,以国内庞大的工程师文化,海量市场,极其丰富的应用场景,各路资本加持,总会有些公司脱颖而出,在华为这种巨头的带领下,创出一片新天地。这可不是简单几家公司股价上涨带来的收益,而是整个产业链公司都获益,且影响到未来新材料、新兴应用场景。君不见,一个小小的氮化镓充电器,国内已经把苹果这类3C巨头远远甩在身后了。今后,我们会看见越来越多的产品由中国创造、定义从而推向全球!
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