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    据战略科技前沿微信公众号报道,2020年10月15日,美国半导体行业协会(SIA)和半导体研究公司(SRC)联合发布《半导体十年计划》临时报告,概述了未来十年内芯片研究和资助的优先事项,确定了影响未来芯片技术发展的五个重大变化(seismic shifts)领域。报告在制定过程中吸纳了学术界、政府和工业界等各界领导者的意见和建议,呼吁美国政府在未来十年内增加两倍的联邦拨款(即每年增加34亿美元)用于半导体研究,建立新的公私合作伙伴关系以覆盖广泛的相互依存的技术领域和多学科团队,以市场为导向组织和协调投资来支持关键技术研发。正式报告将于2020年12月发布。

    一、《半导体十年计划》的主要目标

    《半导体十年计划》概述了未来信息通信技术(ICT)产业的全球驱动和制约因素,聚焦创新解决方案并衡量相关影响,提出了三个关键目标:(1)识别驱动ICT发展的半导体技术的重要发展趋势、应用和挑战;(2)定量评估五个重大变化领域对ICT发展的潜在影响;(3)确定改变半导体技术现有发展轨迹的基本目标,以更好地应对未来挑战。

    二、五个重大变化领域

    1. 智能感知

    智能接口连接真实物理世界和虚拟机器世界,具有感知、洞察和推理能力的智能接口需要模拟硬件技术的根本性突破。“十年计划”每年投资6亿美元用于模拟-信息压缩/规约,达到105:1压缩/规约比,为实现类脑方式的信息使用奠定基础。图1描述了“智能感知”领域的优先研究事项,具体为:(1)“模拟-数字”转换后进而实现“模拟-信息”转换和“感知-行动”转换;(2)可训练的神经形态信号转换器;(3)模拟仿生机器学习;(4)THz波段模拟;(5)模拟开发方法。

    图1 “智能感知”领域的优先研究事项

    2. 存储器

    存储器需求增长将超过全球硅供应,这为全新的存储器和存储解决方案带来机遇。“十年计划”每年投资7.5亿美元用于开发密度>10-100倍的新存储器结构,且实现存储层次的每层能效优化;探索新的存储技术,实现存储密度提升>100倍且新的存储系统能够利用这些技术。图2描述了“存储器”领域的优先研究事项,具体为:(1)快速、高密度、高能效、低成本、嵌入式非易失性存储器;(2)新信息表示范式的储存器和存储技术;(3)量子处理器的存储器;(4)根本性新型存储技术,例如DNA存储。

    图2 “存储器”领域的优先研究事项

    3. 通信

    通畅的通信需要解决通信能力与数据生成率之间的不平衡。“十年计划”每年投资7亿美元用于开发先进的通信技术,实现以1Tbps@<0.1nJ/bit的峰值速率运行100-1000 zettabyte的年度数据;开发智能和敏捷型网络,以有效利用带宽来最大化网络容量。图3描述了“通信”领域的优先研究事项,具体为:(1)通信新物理学;(2)毫米波CMOS芯片;(3)具有1000根天线的多输入多输出(MIMO)系统;(4)毫米波滤波器和隔离器;(5)铜缆和光缆的密度和效率。

    图3 “通信”领域的优先研究事项

    4. 安全

    高度互联系统和人工智能带来的新兴安全挑战需要在硬件研究方面取得突破。“十年计划”每年投资6亿美元用于安全和隐私硬件的发展,以应对新技术威胁和应用(如可信赖人工智能系统、安全硬件平台以及后量子和分布式密码算法)。图4描述了“安全”领域的优先研究事项,具体为:(1)可信赖人工智能系统;(2)未来硬件平台的安全性和隐私性,这些硬件平台由异构和专用组件构成,并涉及诸如量子和神经形态等新计算范式;(3)新兴密码学,例如支持新应用的同态加密和阻止新型攻击的后量子算法;(4)新系统架构的安全性,包括从物联网到边缘再到云的各种架构;以及大规模分布式处理的安全性,如区块链方面。

    图4 “安全”领域的优先研究事项

    5. 能源效率

    日益增长的计算能源需求正在增加新的风险,而新的计算范式为显著提升能效提供了机会。“十年计划”每年投资7.5亿美元用于探索新的计算范式和架构,拥有全新的计算轨迹,可证明能达到的能效提升100万倍。图5描述了“能源效率”领域的优先研究事项,具体为:(1)香农计算框架:从图灵到香农再到近似计算;(2)高维表示;(3)人工智能处理器,需要“寒武纪爆发”式的变化;(4)量子计算机中算力和能耗的分离。

    图5 “能源效率”领域的优先研究事项

    来源机构: 美国半导体行业协会 | 点击量:607
  • 2   2020-10-24 同时发射检测 (编译服务:集成电路)     
    摘要:

    中国和日本的研究人员一直在探索多量子阱(MQW)III氮化物二极管阵列的同时发射检测能力。研究团队希望可以用这种多功能设备,开发用于物联网(IoT)部署的先进整体式III族氮化物信息系统。

    III族氮化物二极管具有发射和检测光的能力。研究人员成功地组合了这些功能,同时执行了这些功能。

    MQW二极管阵列是在蓝宝石材料上使用2英寸直径的III型氮化物制造的。使用感应耦合等离子体反应离子蚀刻将n-GaN接触层暴露到750nm的深度。通过蒸发技术将氧化铟锡透明导体材料施加到p-GaN接触层上,然后进行退火。剥离工艺用于沉积和构图用于n电极和p电极的铬/铂/金金属。

    4x4阵列中的设备通过填充有二氧化硅绝缘层的沟槽,结合垫和金属线由钛/铂/金形成。各个MQW二极管的尺寸为1mmx1mm。

    442nm波长的电致发光峰与光响应光谱的尾部有36nm的重叠。两个阵列元素之间的通信通过伪随机二进制序列(PRBS)调制达到了每秒2k位的速率。二进制脉冲调制的峰谷电压差为1.6V。检测到的信号约为1.5mV高。

    研究人员实现了自动光亮度控制设置,其中405nm激光指示器可以发出编码的脉冲序列,该脉冲序列将被阵列检测到,然后由控制电路进行解释,以考虑环境光条件将光输出调整到所需的水平通过反馈。

    该团队正在开发电路,以有效提取光电流,同时这些器件也同时作为LED工作。同时照明成像系统具有三种操作模式:照明、成像和同时照明成像。这意味着micro-LED屏幕可以同时显示图像。环境光条件的变化会在芯片内部产生光电流,从而允许反馈信号来控制操作。

    来源机构: 今日半导体 | 点击量:561
  • 摘要:

    英国半导体、微电子和先进技术领域的设备和材料经销商Inseto(UK)Ltd已向英国华威大学提供了一个PS4L探针系统,该系统由美国SemiProbe公司开发,用于改进碳化硅(SiC)功率半导体器件的制造工艺。PS4L提供了一种精确且可重复的方法,可将制造的原型设备(无论是管芯还是仍在晶圆上)与一个可以注入数千伏电压、测量数百安培的分析仪进行机械连接。

    PS4L使Gammon的团队能够施加高达10000V的电压,并测量高达100A的电流,以确认其设备的性能和击穿电压。 Gammon说:“虽然我们正朝着IGBT和MOSFET开关的方向发展,但我们能够在二极管之类的简单结构上进行很多工作,以评估制造工艺的可重复性。PS4L是一种宝贵工具,因为它不仅可以处理来自分析仪的高功率,而且具有半自动化功能,从而使研究者能够从高度可重复的测试中收集大量数据。”

    在提供和调试SemiProbe设备之后,Gammon的团队编写了一个软件界面,以使PS4L和高压参数分析仪可以一起工作。该设备已在沃里克大学中使用,该学校属于英国仅有的几所具有碳化硅制造能力的大学之一。此后,Gammon的团队能够从更大的测试批次中捕获数据,而这些数据以前是无法实现的。同样,通过自动处理收集的数据也更有信心,因为它消除了手动获取的数据的差异,例如探针到焊盘的对准不一致以及接触力的变化。

    来源机构: 今日半导体 | 点击量:599
  • 摘要:

    美国Axus技术公司宣布与复合光子公司(CP Display)建立合作伙伴关系美,加速将5μm像素以下的micro-LED推向大众市场。

    Axus和CP携手合作,整合关键的晶圆级工艺,以实现CP下一代AR眼镜的2µm像素间距、1080p microLED显示器的大规模量产。具体来说,Axus将部署Capstone CMP系统,该系统集成了CMP后清洁功能,现晶圆平面化和表面制备工艺解决方案,以将microLED晶圆与高性能CMOS背板进行晶圆级键合。

    为了加快开发速度,Axus和CP将在MicroLED创新中心成立该项目。百级无尘室设施占地大约15000平方英尺,这为Axus、CP和其他资本设备供应商提供了基础设施。

    Axus的CMP工艺能力是实现CP拥有专利申请、小像素间距、外延基板microLED集成工艺方案的关键。Capstone CMP系统提供了多个晶片的可重复性以及管芯/晶片内的平面性能,从而可靠地实现微型LED和CMOS背板晶片之间数百万微米级的电接触的结合。这满足了关键的批量生产过程要求,即保证生产出的微型显示模块的可视化均匀性,这正是紧凑型、低功耗、高亮度的AR/MR近眼显示应用的迫切需求。

    自2020年初以来,Axus与CP合作开发了微型LED阵列与CMOS背板晶圆之间的晶圆级键合工艺集成。两家公司表示,他们最新的合作伙伴关系表明了他们对推进微型LED显示屏制造工艺和集成的承诺。

    Axus表示,Micro-LED技术正在成为最有可能满足AR / MR应用关键要求的显示解决方案。制造工艺的创新对于降低成本和实现AR / MR头戴式耳机商业化以及批量生产至关重要。

    来源机构: 今日半导体 | 点击量:585
  • 5   2020-10-24 Veeco的Propel HVM MOCVD平台被韩国A-Pro选中 (编译服务:集成电路)     
    摘要:

    美国外延沉积和工艺设备制造商Veeco Instruments表示,其Propel HVM金属有机化学气相沉积系统被韩国A-Pro半导体业务子公司A-Pro Semicon Co Ltd选中,用于开发和生产基于氮化镓(GaN)的功率半导体和5G RF器件。这是由于该系统具有出色的均匀性,操作效率和经过验证的性能,可进行大批量生产。

    据联合市场研究公司(Allied Market Research)估计,2019年全球GaN功率器件市场为1亿美元,从2020年开始,将以35%的复合年增长率(CAGR)增长至2027年的12亿美元。增长的原因有GaN器件的价格下降,无线充电的GaN器件需求的增加、电动汽车(EV)中采用GaN器件的数量以及用于商业RF应用的GaN器件的增加等。

    Veeco表示,其Propel HVM系统为基于GaN的应用提供了大容量、单晶片反应器配置,具有均匀性、重复性和成品率性能,这得益于GaN MOCVD技术数十年的生产规模专业知识。该系统提供200毫米和300毫米配置,最多6个模块化集群室,以实现最大生产力和灵活性,适用于铸造厂和集成设备制造商(IDM)。

    Veeco的单晶片Propel HVM平台具有A-Pro Semicon所需要的灵活性和多功能性。因此A-Pro Semicon选择Propel HVM平台作为第一个MOCVD系统,可以帮助扩大其在GaN功率半导体和5G市场中的地位。Propel系统套件以其可靠的高性能和高产量推动了关键技术的革新,例如电源、5G RF和光子学应用,这些趋势正在推动着A-Pro Semicon使用GaN MOCVD技术扩展5G RF技术并使之商业化。

    来源机构: 今日半导体 | 点击量:511
  • 6   2020-10-23 清华大学研发类脑计算机 (编译服务:集成电路)     
    摘要:

    类脑计算,是借鉴生物神经系统信息处理模式和结构的计算理论、体系结构、芯片设计以及应用模型与算法的总称。

    10月14日,清华大学计算机系张悠慧团队和精密仪器系施路平团队与合作者在《自然》(Nature)期刊发文。题为《一种类脑计算系统层次结构》的论文首次提出“类脑计算完备性”以及软硬件去耦合的类脑计算系统层次结构,通过理论论证与原型实验证明该类系统的硬件完备性与编译可行性,并扩展了类脑计算系统应用范围使之能支持通用计算。

    《自然》杂志的审稿人认为“这是一个新颖的观点,并可能被证明是神经形态计算领域以及对人工智能研究的重大发展;

    类脑计算处于起步阶段,国际上尚未形成公认的技术标准与方案,这一成果填补了空白,利于自主掌握新型计算机系统核心技术。

    目前,清华大学正在开发新型类脑计算机。

    来源机构: 摩尔芯闻 | 点击量:1020
  • 7   2020-10-20 智能工厂的组成 (编译服务:集成电路)     
    摘要:

    随着科技进步和生产的发展,智能工厂的建设也开始在工厂中普及。关于智能工厂的建造,许多人错误地理解为就是智能设备和智能机器的组合。实际上,要建造一座现代化智能工厂是一件细致、复杂的工作,其中不仅涉及到智能制造软、硬件的有机结合,更重要的是如何将其有效地布局于企业自身的生产实践中。

    现在很多人,很多企业,很多制造业都找追求智能工厂,智慧工厂,甚至很多制造业企业家到处找工程师,行业专家,打造自己的最高效,最安全,最省事,最便捷,最节约的智慧工厂。打造智能工厂需要具备三个条件:管理智能化、装备智能化、产品智能化。将坚持的事做到极致,是最高的境界。智能工厂也是普及工业4.0的理念思维。

    智能工厂是辅助在工业4.0,一种在信息技术发展到新阶段产生的新的工业发展模式。从终极目标来看,工业4.0不能为技术而技术,核心在于提高企业、行业乃至国家的整体竞争力。

    工业专用软件

    在研发设计方面,鼓励软件企业开发智能化的研发工具软件和工业设计软件,采用“共建共享”机制建设科技情报信息库、专利文献 数据库 、工业设计素材库等,推广 计算机 辅助工程(CAE)、工业仿真等技术,提高研发设计过程的自动化、智能化水平,进一步缩短研发设计周期。

    在生产加工方面,鼓励软件企业开发智能化的工业控制软件、数控系统,推广智能控制、工业机器人、快速成型、计算机辅助制造(CAM)、网络协同制造、制造执行系统(MES)等技术,提高生产设备和生产线的智能化水平,利用物联网技术实现进料设备、加工设备、 包装 设备等的联网协作,打造“无人工厂”。

    在企业管理方面,鼓励软件企业开发智能化的管理软件。鼓励工业企业开展ERP和MES集成应用,将物联网技术应用于车间管理,实现生产管理的智能化。推广商业智能(BI)系统,鼓励企业建立知识库和知识管理系统,发展辅助决策的“仪表盘”系统,通过对企业经营过程中的各种数据进行统计分析、联机处理和数据挖掘,实现管理决策的智能化。

    打造智能装备体系

    对于 机械 装备行业,发展高端智能制造装备,包括高档数控机床、智能工业机器人、自动化成套生产线等,发展智能仪器仪表、智能工程机械等。智能装备是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。

    我国将重点推进高档数控机床与基础制造装备,自动化成套生产线,智能控制系统,精密和智能仪器仪表与试验设备,关键基础零部件、 元器件 及通用部件,智能专用装备的发展,实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化,带动工业整体技术水平的提升。

    工业与信息化融合

    在企业内部信息化集成应用方面,以信息化推进研发设计与生产制造的集成、生产与管理的集成、生产与销售的集成、业务与财务的集成、总部与分支机构的集成,实现产销衔接、管控一体,提高企业生产经营效率,减低成本,控制风险。

    在企业之间信息化集成应用方面,以信息化推进产业链协同,鼓励行业龙头企业与配套企业之间进行信息系统对接,相互共享设计、库存、物流等信息,以提高协同效率,降低总成本,实现即时生产。

    根据我国工业与信息化融合规划:到2025年,信息化与工业化深度融合取得重大突破,信息技术在企业生产经营和管理的主要领域、主要环节得到充分有效应用,业务流程优化再造和产业链协同能力显著增强,重点骨干企业实现向综合集成应用的转变,研发设计创新能力、生产集约化和管理现代化水平大幅度提升。

    生产性服务业领域信息技术应用进一步深化,信息技术集成应用水平成为领军企业核心竞争优势。

    支撑“两化”深度融合的信息产业创新发展能力和服务水平明显提高,应用成本显著下降,信息化成为新型工业化的重要特征。

    生产需要的产品时,可以智能利用有关能源。通过IT技术,可以保证对于能源的使用是以最为有效的方式进行。物联网是把所有各种各样的部件考虑进去;而今后做决策时,是把所有的组织体系考虑进去,这是一种整体的思考方法。这将使产业链分工变得高度有效,相互又非常精准地对接。

    未来可以看到一个智能化的经济体:包括智能化的生产、工厂、生活、家居、交通、物流、治理、环境、人的活动等产业链要素。这个过程实际上由IT系统加以控制,IT系统知道如何组织生产,来收集所有的数据,并用一种控制的方式与有关各个环节进行互动。未来整个生产当中捕捉到的数据都可以进行实时分析,帮助人做出决策,进行一些设定同时进行传输,而且在发生某些故障时,自动发送警告。

    工业4.0用了很多IT技术,毫无疑问会重新塑造整个生产流程,原来的工人会受到影响。工人会产生担忧,在这种担忧下,会不配合和加以破坏;因此需要和他们进行讨论,告诉他们未来的整个工作场景是怎样的,希望他们参与进来,让这样的技术最终改善他们的处境,而不是相反。

    如此,智能工厂的生产组织变得极其高效。同时,单体智能工厂也可以成为联合体,即把外部的一些工厂包括进来。比如单体智能工厂在进行生产时,一旦某些原料用完了,厂外供应商会自动获取信息,然后就会自动交付定额的原料。智能工厂和厂外的合作伙伴完全可以通过智能系统进行整合,这是非常和谐的互动,可以诞生智能化的商业模式,即:随时在生成数据,随时按照精确的数据让生产方了解情况,来改善生产当中的状况。

    在当前环境下,迈向智能制造已经成为一种必然趋势,身处智能制造时代的企业管理者们需要擦亮双眼、时刻保持前瞻性,才能抓住智能制造飞速发展的浪潮,保持在市场竞争中立于不败之地。

    来源机构: 摩尔芯闻 | 点击量:620
  • 8   2020-10-20 台积电2nm工艺将采用环绕栅极晶体管技术 (编译服务:集成电路)     
    摘要:

    据国外媒体报道,在5nm工艺今年一季度投产,为苹果等客户代工最新的处理器之后,芯片代工商台积电下一步的工艺研发重点就将是更先进的3nm和2nm工艺。

    在7月16日的二季度财报分析师电话会议上,台积电CEO魏哲家透露,他们3nm工艺的研发正在按计划推进,仍将采用成熟的鳍式场效应晶体管技术(FinFET),计划在明年风险试产,2022年下半年大规模投产。

    与多次提及的3nm工艺不同,台积电目前并未公布太多2nm工艺的消息,在近几个季度的财报分析师电话会议上均未曾提及。

    虽然台积电方面未对外公布2nm工艺的消息,但外媒援引产业链人士透露的消息,还是进行过多次报道。

    在最新的报道中,外媒援引产业链消息人士的透露报道称,台积电2nm工艺的研发进展超出预期,快于他们的计划。

    这一消息人士还透露,台积电的2nm工艺,不会继续采用成熟的鳍式场效应晶体管技术,而会采用环绕栅极晶体管技术(GAA)。

    在此前的报道中,外媒提及的与台积电2nm工艺相关的信息,出现过两次,均是在8月底。其一是台积电已在谋划2nm工艺的芯片生产工厂,将建在总部所在的新竹科学园区,台积电负责营运组织的资深副总经理秦永沛,透露他们已经获得了建厂所需的土地。第二次是在上月底的台积电2020年度全球技术论坛上,他们透露正在同一家主要客户紧密合作,加快2nm工艺的研发进展,相关的投资也在推进。

    来源机构: 摩尔芯闻 | 点击量:860
  • 9   2020-10-19 Lextar与X Display合作 (编译服务:集成电路)     
    摘要:

    台湾新竹科学园区的垂直整合LED产品制造商Lextar Electronics Corp和爱尔兰的micro-LED显示公司X Display Company(XDC)以及美国的Research Triangle Park(RTP)达成合作协议,包括开发、许可协议和服务协议,其中Lextar已许可使用XDC的知识产权,并且Lextar的micro-LED都将提供给Lextar和XDC的客户。

    Lextar已投资了多个用于micro-LED产品的LED小型化项目,包括芯片、封装、测试、组装、模块、电路驱动器和子系统,并与XDC等合作伙伴紧密合作。

    Lextar技术中心副总裁C.N.表示:“此次合作将一些最新和先进的micro-LED显示器大规模生产技术带入了Lextar。Lextar多年来致力于开发micro-LED技术,并以其在显示行业的专业知识而闻名。通过实践XDC关于microLED的广泛而基础的IP产品组合,我们期望两家公司可以进行强有力的合作,以加速下一代显示技术的商业化。此外,我们的客户可以从我们的一站式服务中受益,从微型LED芯片到显示模块。”

    XDC显示器联合创始人兼副总裁Matthew Meitl博士说:“ Lextar是一家创新的,充满活力的LED公司,在显示行业拥有丰富的经验。”

    XDC是微型LED大规模传输的先驱,已经建立了一系列基础IP产品组合,拥有400多项专利。其获得专利的弹性体印章传质技术提供了一种可行的方法,可用于批量生产电视、标牌、显示器、笔记本电脑和智能手机的micro-LED显示器。 XDC允许使用其技术,并向显示器行业提供组件。

    来源机构: 今日半导体 | 点击量:220
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    YoleDéveloppement在报告《UV LED 2020年市场和技术趋势》中预测,UVC发光二极管(LED)市场在2019-2025年期间的复合年增长率(CAGR)可能达到25亿美元。

    从2008年的约2000万美元到2015年,UV LED市场达到了1亿美元的第一个里程碑,这主要是由于UVA LED越来越多地用于UV固化应用。但是2012,随着可见LED厂商的大量进入,限制了其进一步的增长。在这种情况下,行业的注意力转向了可用于消毒净化的UVC LED上。

    COVID-19大流行为UVC LED行业创造了动力,可在迅速变化的消毒、净化市场中推广。为了减少疾病的传播,世界卫生组织(WHO)和政府建议防止直接接触引起的感染。基于紧密接触或通过受污染物体或表面的间接接触而感染,需要使用消毒技术来进一步减少病毒的传播。在该领域,可以通过物理方法使细菌和病毒失活的紫外线照明受到了前所未有的关注。与其他冠状病毒一样,这种新病毒可以被UVC辐射破坏。UVC LED市场预计将从2019年的1.44亿美元增长至2020年的3.08亿美元。如今,随着市场增长的触发,Yole预计到2025年其市场规模将超过25亿美元,这首先将受到地面应用,然后再推动应用于水域。

    Yole的紫外线LED报告还包括专门针对紫外线灯的部分。Signify计划将其生产能力提高八倍。另一个趋势与远紫外线灯的发展有关,这种灯发出222nm左右的波长,以避免传统UVC波长的有害影响。传统的UV灯行业仍有发展潜力,因为UVC LED的效率仍然低于传统的UV灯,而且价格更高。

    来源机构: 今日半导体 | 点击量:222