【获奖】李德仁、薛其坤获国家最高科学技术奖;南砂晶圆旗下中晶芯源8英寸碳化硅衬底生产基地投产;东方晶源引领国内电子束量测检测发展

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1、李德仁、薛其坤获国家最高科学技术奖

2、南砂晶圆旗下中晶芯源8英寸碳化硅衬底生产基地投产

3、苏州芯仪半导体竣工投产

4、三大产品线全力升级 东方晶源引领国内电子束量测检测发展

5、POWERQUARK®产品解密 | 全集成方案,让快充设计一步到位

6、芯起点、芯梦想、芯成就——昂瑞微2025届校园招聘正式启动


1、李德仁、薛其坤获国家最高科学技术奖

2023年度国家最高科学技术奖6月24日在京揭晓,李德仁院士、薛其坤院士获得中国科技界崇高荣誉。

李德仁(左)、薛其坤(右)

李德仁是著名的摄影测量与遥感学家,一直致力于提升我国测绘遥感对地观测水平。他攻克卫星遥感全球高精度定位及测图核心技术,解决了遥感卫星影像高精度处理的系列难题,带领团队研发全自动高精度航空与地面测量系统,为我国高精度高分辨率对地观测体系建设作出了杰出贡献。

薛其坤是凝聚态物理领域著名科学家,取得多项引领性的重要科学突破。他率领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应,在国际上产生重大学术影响;在异质结体系中发现界面增强的高温超导电性,开启了国际高温超导领域的全新研究方向。

2、南砂晶圆旗下中晶芯源8英寸碳化硅衬底生产基地投产

6月22日,山东大学与济南市校地合作成果2023年首批省级数字产业重点项目“中晶芯源”项目举行投产启动仪式。

据此前经济观察报报道,2023年,南砂晶圆在济南市历城区彩石街道成立了山东中晶芯源半导体科技有限公司(简称“中晶芯源”),注册资金2亿元。根据规划,该项目总投资额15亿元,将建设一个8英寸碳化硅衬底的生产基地。该基地占地120亩,计划于2024年启动建设。山东国资资讯消息显示,该项目力争2025年实现满产达产。

天眼查显示,山东中晶芯源半导体科技有限公司成立于2023年5月19日,由广州南砂晶圆半导体技术有限公司100%持股。

广州南砂晶圆半导体技术有限公司于2018年9月注册成立,是一家从事碳化硅单晶材料研发、生产和销售的企业。其官网显示,公司总部设在广州市南沙区,现有广州、中山、济南三大生产基地,形成了碳化硅单晶炉制造、碳化硅粉料制备、碳化硅单晶生长和村底制备等完整的生产线,公司产品以6、8英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底为主。

3、苏州芯仪半导体竣工投产

6月21日,苏州芯仪半导体科技有限公司在苏州纳米城举办研发实验室竣工投产仪式。

苏州纳米城消息显示,芯仪半导体成立于2023年2月,主要面向半导体制造设备零部件的研发、生产、销售及售后服务,产品包括化学品浓度计、非侵入式温度计、超声波流量计及流量控制计等多种在线智能检测仪器,广泛应用于前道的半导体制造设备,及后道的部分封装设备,包括湿法清洗、CMP和涂胶显影等。该项目已获评2023年第一批园区科技领军人才孵化项目。

苏州纳米城多年来始终聚焦国家战略需要,全力构建产业创新生态,在上游衬底及外延材料、中游芯片器件、下游封装测试及集成应用等领域,培育了纳维科技、晶湛半导体、纳芯微、东微半导体等一批领军企业。

4、三大产品线全力升级 东方晶源引领国内电子束量测检测发展

电子束量检测是半导体量检测领域的主要技术类型之一,在半导体制程不断微缩,光学检测对先进工艺图像识别的灵敏度逐渐减弱的情况下,发挥着越来越重要的作用。电子束量检测设备对于检测的精度、可适用性、稳定性、吞吐量等要求很高,其研发和设计非常具有技术挑战性。

作为布局该领域最早的国内企业之一,东方晶源已先后成功推出电子束缺陷检测设备EBI,关键尺寸量测设备CD-SEM(12英寸和6&8英寸),电子束缺陷复检设备DR-SEM,占据电子束量测检测三大主要细分领域,产品多样化和产品成熟度走在前列。同时,经过持续的迭代研发,三大产品线全力升级、性能指标进一步提升,引领国内电子束量测检测产业高速发展。

EBI:历时三代焕新,检测速度提升3-5倍

EBI(电子束缺陷检测设备)是集成电路制造中不可或缺的良率监控设备。其基本原理是结合扫描电镜成像技术、高精度运动控制技术、高速图像数据处理和自动检测分类算法等,在集成电路制造关键环节对晶圆及集成电路的物理缺陷和电性缺陷进行检测,避免缺陷累积到后续工艺中。

东方晶源早在2019年就成功研发并推出的SEpA-i505是国内首台电子束缺陷检测设备,可提供完整的纳米级缺陷检测和分析解决方案,在2021年便进入28nm产线全自动量产。经过数年研发迭代,新一代机型SEpA-i525在检测能力和应用场景方面得到进一步拓展。在检测速率方面,新款EBI产品可兼容步进式和连续式扫描,连续扫描模式适用于存储Fab,结合自研探测器的性能优化,较上一代机型能带来3倍-5倍的速度提升;新开发的电子光学系统可支持negative mode检测方式和40nA以上的检测束流;同时引入多种wafer荷电控制方案,降低荷电效应对图像的影响。在应用场景方面,东方晶源的EBI设备也从逻辑Fab领域延伸至存储Fab,可以为客户解决更多的制程缺陷问题。

此外,东方晶源EBI设备基于DNA缺陷检测引擎,采用图前台与运算后台低耦合,支持同步online/offline inspection。集成多种先进缺陷检测算法(D2D、C2C等),可以满足用户不同应用需求,有效提高Capture Rate,降低Nuisance Rate。采用的自动缺陷分类(ADC)引擎,其Model-Based ADC模块基于深度学习、自动特征选取、融合置信度的聚类算法,可以有效提升自动缺陷分类的Purity和Accuracy;Rule-Based ADC模块则保留了人工经验的灵活性,在小样本的场景下可以快速创建。

CD-SEM:面向6/8/12英寸产线全面布局

CD-SEM(关键尺寸量测设备)主要是通过对于关键尺寸的采样测量,实现对IC制造过程中,光刻工艺后所形成图形尺寸进行监控,以确保良率。东方晶源的CD-SEM分为12英寸和6&8英寸兼容两个产品系列,均已进入用户产线,可支持Line/Space、Hole/Elliptic、LER/LWR等多种量测场景,满足多种成像需求。

12英寸CD-SEM新一代机型SEpA-c430经过2年的迭代,在量测性能和速度上实现全面提升,目前也在多个客户现场完成验证。该产品的量测重复精度达到0.25nm,满足28nm产线需求;通过提升电子束扫描和信号检测,产能提高30%;新推出的晶圆表面电荷补偿功能,可以提高光刻胶量测的能力。新机型还增加了自动校准功能,可确保较高的量测一致性,为产品的大规模量产做好了准备。

除12英寸产品外,东方晶源6&8英寸CD-SEM产品相较国际大厂新设备的交期长、价格高具有更高的性价优势。面向第三代半导体市场推出的SEpA-c310s,不仅实现了6&8 英寸兼容,同时还可兼容不同材质的晶圆(例如GaN/SiC/GaAs),兼容不同厚度的晶圆(例如350um,1100um)。该产品已在多个头部客户实现了量产验证。

值得一提的是,2022年底东方晶源ODAS LAMP产品已正式发布。ODAS LAMP全称为Offline Data Analysis System, Large Scale Automatic Measurement Purpose产品,中文名称为大规模CD量测离线数据处理系统。ODAS LAMP作为CD-SEM量测设备的配套工具,目的在于方便CD-SEM用户利用设计版图离线创建和修改CD-SEM recipe,并且提供对CD-SEM量测结果的review功能,也可以在CD-SEM图像上进行离线再量测,提升机台利用率。

DR-SEM:瞄准新需求,开拓新领域

DR-SEM(电子束缺陷复检设备)是东方晶源最新涉足的细分领域。根据SEMI数据,2024年12英寸产线DR-SEM需求量约为50台。未来3-4年,12英寸产线DR-SEM设备总需求量约为150台,具有广阔的市场空间。2023年东方晶源推出首款SEpA-r600TM,目前已经出机到几个头部客户进行产线验证。在设备开发过程中,得益于公司前期的技术积累,开发进程得以显著缩短。图像质量已达到客户需求,CR>95%,接近成熟机台水平。

在辅助光学系统复检OM的研发方案选择中,东方晶源独立开发出一套全新光学窗口成像系统。借助于这套系统,目前已完成对unpatterned wafer的光学复检功能的开发,实现了auto bare wafer review的功能,满足客户对70nm左右defect的复检需求。也就是说,东方晶源的DR-SEM设备不仅能够进行pattern wafer auto review ,也能够进行unpattern wafer review功能,并附带缺陷元素分析。

另外,DR-SEM的高电压电子枪能够满足客户对浅层缺陷的分析,同时对较深的孔底部也能够有明显的信号。根据针对客户需求深度拆解,这款DR-SEM设备还引入了全彩OM,能实现色差调整,以满足不同film内部color defect的检测,为客户提供更多的表征手段。未来,东方晶源新一代DR-SEM设备将结合下一代自研EOS,搭配深紫外DUV辅助光学检测系统,预期可满足更先进制程全流程的defect复检需求。

从2021年6月EBI设备通过产线验证进入全自动量产以来,东方晶源加快研发步伐,先后又成功推出12英寸CD-SEM、6&8英寸兼容CD-SEM、DR-SEM多款产品,并持续通过迭代升级提升设备性能和效率,解决了国产半导体发展中的关键难题,领跑国内相关领域发展。未来,东方晶源将围绕集成电路良率管理继续深耕,为产业带来更多的硬件和软件产品,推动行业发展和进步。

5、POWERQUARK®产品解密 | 全集成方案,让快充设计一步到位

减小充电器体积、提高功率密度始终是快充行业追求的方向。传统的多芯片设计整体走线冗长复杂,难以实现整机体积的极致压缩。因此,从最初的分立式控制到氮化镓合封,工程师们不断探索集成度更高的解决方案,更大限度发挥氮化镓器件的性能优势。南芯科技也同心共进,从 SC302x 到 SC305x,再到去年发布的国内首个全集成反激方案 POWERQUARK®,助力客户将更高集成度的快充产品快速推向市场。

分立式控制:冗余的外围电路

2019 年前后,氮化镓材料凭借更加优异的性能,快速渗透消费类快充市场,实现了广泛应用。当时的技术尚不成熟,为了应对种种“水土不服”,最传统的思路便是添加外围电路。

而快充应用和氮化镓功率器件的特性,又提升了外围电路的复杂度。针对供电电路,快充应用的输出电压范围较宽,传统使用双绕组供电或线性稳压的方法外围器件数量多,线路复杂,BOM 成本高。针对驱动电路,在氮化镓用于 PD 快充之前,反激控制器以驱动 MOS 为主,驱动钳位电压一般为 11V 左右,而 E-mode 氮化镓需要更低且稳定的驱动电压才能可靠运行,因此需要增加驱动钳位电路以兼容氮化镓驱动。

光是解决供电问题和驱动问题,所需的外围器件就多达 16 颗,冗余的器件让工程师很难实现极致体积及性价比产品设计。

SC302x:核心专利减少外围器件

面对客户遇到的氮化镓快充外围电路复杂的痛点,南芯科技于 2020 年迅速量产了 SC302x 系列芯片,同比当时的传统方案可减少 10 颗左右的外围器件。

图1:SC302x 减少氮化镓快充外围电路的器件数量

(a) 传统供电电路;(b) 使用 SC302x 的供电电路;(c) 传统驱动电路;(d) 使用 SC302x 的驱动电路

SC302x 针对氮化镓的供电电路和驱动电路拥有两项核心专利技术,将过往的应用难点逐一击破。其中,SC3023x 专有的 GaN 直驱设计,可以省去外置驱动器或分立驱动器件;集成分段式供电模式和单绕组供电无需复杂的供电电路。此外,这颗芯片还内置了高压启动及交流输入 Brown In/Out 功能,集成了 X-cap 放电功能,能满足各类快充应用的需求。

SC305x:初级氮化镓合封

尽管 SC302x 有效降低了外围器件的数量,但还不是一个高度集成方案。为了进一步提升系统集成度,南芯科技推出了进化版的 SC305x 系列芯片,将高性能多模式反激控制器、氮化镓驱动、氮化镓开关管、供电和保护等初级侧电路集成在一颗散热增强的芯片内部。通过合封来简化外部元件数量,并消除传统驱动走线寄生参数对高频开关的影响。

此外,SC305x 系列芯片采用了功率走线和控制走线分开的设计,降低高频开关对控制回路的影响,并通过优化的焊盘设计,优化充电器走线设计和电气性能,简化设计开发,助力实现小体积高效率的氮化镓快充设计。

图2:南芯科技 SC3057 氮化镓合封芯片

POWERQUARK:快充设计的终极集成方案

既然能够把初级侧的电路进行合封,是否可以把次级侧的芯片功能也集成到一起,实现功率更高的方案呢?南芯科技去年推出的 POWERQUARK 系列产品便实现了这一想法。

基于南芯自研的全集成封装技术,POWERQUARK 具有业界领先的高集成度,成功将原边控制器、高压 GaN、隔离通讯、次级 SR 控制器和协议这五种独立功能集成到同一颗芯片,大大简化了电路结构。此外,POWERQUARK 还使用了高速、高可靠性的隔离数字通讯替代了传统的隔离光耦,大幅减少外围元器件数量,仅用一颗芯片和一个同步整流开关管即可实现电路功能,充电器体积相比上一代方案最多可减少 30%。

高集成度也带来了更高的效率。南芯科技推出了一款标准化的 65W 参考设计,功率密度高达 2.23W/cm3/PCBA。如下图所示,高压满载时,POWERQUARK 的转换效率可达到 95%。该参考设计还支持 PD2.0/PD3.0、FC2.0/FC3.0、FCP、SCP、UFCS 等多种快充协议,大大简化用户开发成本。

图3:POWERQUARK 参考设计在不同输入电压和负载情况下的效率

总结

以提高集成度为主线,快充行业的故事在近几年迎来了高速发展的篇章。南芯科技始终与客户同频,共同书写技术发展的未来。POWERQUARK 以卓越的集成度开启了快充的新世代,将简化客户的开发周期和难度,共同提升消费者的使用体验。

6、芯起点、芯梦想、芯成就——昂瑞微2025届校园招聘正式启动


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