【文章內(nèi)容簡介】 場的產(chǎn)品，它將為今后擴展其它 SiGe 集成電路的生產(chǎn)鋪平道路。 本項目加工的功率 MOS 器件是硅器件中廣泛應用的產(chǎn)品，國際上由于產(chǎn)業(yè)調(diào)整加工有逐漸移向我國的趨勢，例如日本 Global Foundry 公司在我國曾同一些 4”生產(chǎn)線合作過該器件生產(chǎn)。但由于生產(chǎn)效率偏低未能成功，這次該公司作為本項目韓方股東，在項目投產(chǎn)的前兩年將安排約 4000 片 /月的生產(chǎn)量生產(chǎn)功率 MOS 器件，這對項目建立的生產(chǎn)線迅速達產(chǎn)及提高經(jīng)濟效益起到保證作用，同時作為補充我國及深圳地區(qū)微電子產(chǎn)業(yè)也將作出貢獻。 －國內(nèi)技術水平發(fā)展情況 SiGe HBT從材料外延開始到商業(yè)生產(chǎn)經(jīng)歷了近 20年左右發(fā)展的道路。表 2 列出了 1982 年開始研究低溫 UHV/CVD 外延 SiGe 材料工藝，到 1998 年第一代 SiGe 產(chǎn)品問世的主要發(fā)展歷程。 深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 14 表 32 SiGe HBT 的主要發(fā)展歷程 時間 發(fā)展內(nèi)容 1982 開始研究低溫 UHV/CVD 工藝 1986 UHV/CVD 外延 Si 成功 1987 第一個 SiGe HBT 制作成功（采用 HBE 方法外延） 1990 fT～ 75GHz 1993 fT＞ 100GHz 1995 fmax～ 160GHz 1998 第一代 SiGe 產(chǎn)品問世（ LNA 低噪聲放大器） 由于 SiGe HBT 的工藝同 Si 工藝具有兼容性，因此在材料研究取得突破以后，其器件及電路的水平迅速提高，表 33 列出了截止 20xx年 SiGe HBT 的器件研究水平。 表 33 SiGe HBT 的研究水平 器件結構 SiGe 生長方法 增益β 發(fā)射極面積 （μ m2） fT/fmax (GHz) 實驗室 雙臺面 MBE 9～ 200 2 8 30/160 Dailer Benz 雙多晶自對準 UHV/CVD 113 48/69 IBM 雙多晶自對準 UHV/CVD 45000 154/－ Hitachi 雙多晶自對準 UHV/CVD 300 1 76/180 Hitachi 近年來器件水平又有很大提高，最近報導的 SiGe HBT fT 達360GHz， SiGe 器件商業(yè)生產(chǎn)水平的 fT 和 fmax分別在 30GHz 和 60GHz左右，采用的工藝水平 為 1～ m 工藝。商業(yè)上主要用 SiGe 技術生產(chǎn)低噪聲放大器（ LNA），壓控振蕩器 CVCO 等電路，除此以外，利用 SiGe HBT 同 CMOS 工藝兼容集成的水平在不斷提高，利用 SiGe BiCMOS 工藝已試制出集成 180 萬晶體管道 ASIC 芯片。 作為例子表 34 列出無線通信用 SiGe LNA 的水平，表 35 列出一些具有代表性的 SiGe HBT 集成電路。 深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 15 表 34 無線通信用 SiGe LNA 的水平 性能 TEMIC MAXIM Infinon RFMO conexant 工作頻率（ GHz） 工作電壓（ V） 3 4 2 5 3 電流（ A） 10 5 8 － 噪聲系數(shù)（ dB） 增益 20 21 14 － 表 35 有代表性的 SiGe HBT 集成電路 電路 性能 時間 /公司 DAC 12 位， ， 750mW 1994/IBM 分頻器 8 分頻， 50GHz 1998/Hitachi 單片 VCO 17GHz， 110dBc/Hz 1997/IBM LNA/VCO LNA： （增益） （噪聲系數(shù)） VCO ： 15 ％ 調(diào)諧范圍 ，在100KHz 偏移時噪聲比 90dBc/Hz 1998/IBM 多路復用器 2： 1， 40Gb/s 1998/Hitachi 多路分解器 1： 2， 60Gb/s 1997/Siemens 前置放大器 帶寬 ，輸出阻抗 43Ω，功耗 17mW 20xx/ETRI SiGe 器件的技術雖然發(fā)展迅速，但主要掌握在國際上少數(shù)公司手中，特別是生產(chǎn)技術掌握在少數(shù)像 IBM 等這樣的大公司手中，近幾年韓國 ETRI 等公司加強了 SiGe 技術 研究，發(fā)展了較為成熟的 SiGe HBT 及其電路的生產(chǎn)技術。 國內(nèi)近幾年對 SiGe 技術的研究也較為重視，但研究主要集中在少數(shù)高校及研究所，主要研究內(nèi)容為 SiGe 外延材料及 HBT 的制作，深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 16 研究項目主要來自于市級和國家自然基金以及像“ 863”這樣的攻關項目，一般研究經(jīng)費不多，制約了其技術的發(fā)展。國內(nèi) SiGe 材料的研究尚未達到規(guī)模生產(chǎn)水平。 SiGe 器件則達到了一定的研究水平，有代表性的器件是清華大學的 SiGe HBT，其主要器件參數(shù)如下： BVBEO＝ ， BVCBO＝ ， BVCEO＝ ， B 結漏電電流 ＜ 2A/μ m2， fT＝ ，β＞ 100 用 80 2μ m 20μ m 的 SiGe HBT 制作的 AB 類放大器，其 VCE＝ 3V， f＝ 836MHz， Pout＝ 27dBm 時達到最大 PAE 為 34％，其 1dB壓縮點輸出功率約為 ， PAE＝ 17％。 可以看出國內(nèi) SiGe 器件雖然達到了一定的水平，相對來講仍比較落后，特別尚未掌握規(guī)模生產(chǎn)技術，有待進一步研究及發(fā)展。 關于功率 MOS 器件，從工藝上來說已相對成熟，作為分立器件～ m 的加工水平已能滿足，采用英寸片加工功率 MOS 器件也是適當?shù)倪x擇，另一 方面 MOS 功率器件的一個發(fā)展方向是將控制電路集成在一起的“功率智能集成”芯片，有了功率 MOS 技術基礎，生產(chǎn)線可以根據(jù)市場需要進行考慮。 產(chǎn)品國際 國內(nèi)市場發(fā)展情況 本項目的主要產(chǎn)品是加工 SiGe HBT 及相關集成電路，如射頻壓控振蕩器等。這些電路是 SiGe 技術最適合生產(chǎn)的產(chǎn)品，并且它們目前在國際上市場發(fā)展情況良好。 SiGe 產(chǎn)品 1999 年才開始有售，當年的銷售額僅為 370 萬美元，但是發(fā)展迅速， 20xx 年很快上升至 億美元，據(jù)分析 SiGe 集成電路至少可以占領移動手機寬帶集成電路的 36％市場。隨著 SiGe 集成電路生產(chǎn)能力的提高，銷售量將不斷擴大，在中頻 /比特率達 10Gb/s的市場中會不斷取代 Si 和 GaAs 產(chǎn)品。表 36 列出韓國 ETRI 給出的SiGe 射頻集成電路市場狀況，表 37 列出韓國 ETRI 給出的世界手機市場銷量預測情況。 深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 17 表 36 SiGe 射頻集成電路市場預測 應用領域 電路頻率 年度 世界市場額度 Cellular 蜂窩電話 ～ 目前 億美元 PCS 個人通信系統(tǒng) GHz 目前 億美元 GMPCS 全球移動個人通信系統(tǒng) ～ GHz 20xx 年 億美元 GPS 全球定位系統(tǒng) GHz 目前 億美元 WLAN 寬帶局域網(wǎng) DSRC 遠程空間無線中心 GHz 20xx 年 億美元 DBS 衛(wèi)星直播系統(tǒng) 12～ 14 GHz 目前 億美元 SONET 同步光纖網(wǎng) 10～ 40 Gbps 目前 億美元 表 37 世界手機市場銷量預測 單位：千部 （ ）：百萬美元 地區(qū) 20xx 20xx 20xx 20xx 非洲 （ ） （ ） （ ） （ ） 亞洲－太平洋 /日本 （ ） （ ） （ ） （ ） 歐洲 西歐 （ ） （ ） （ ） （ ） 中歐及東歐 （ ） （ ） （ ） （ ） 美洲 中美及南美 （ ） （ ） （ ） （ ） 北美 （ ） （ ） （ ） （ ） 中東 （ ） （ ） （ ） （ ） 總計 （ ） （ ） () () 我國國內(nèi)高頻器件芯片需求量隨著無線通信市場的發(fā)展，從 90年代末期至今呈爆炸式的增長，特別移動通信業(yè)務，我國已成為世界上發(fā)展最快的國家。 20xx 年移動電話用戶已超過 2 億，新增用戶 5000深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 18 多萬，手機用戶總量已超過美國躍居世界第一，今年還將保持 6000萬支的需求量，預計 20xx 年，中國手機擁有量將達到 億 部。國內(nèi)手機廠商眾多，目前都力圖開發(fā)自己的品牌，在手機無線集成電路方面也在積極尋找合作伙伴。 除此以外，隨著我國計算機的逐漸普及及局域網(wǎng)和衛(wèi)星定位等無線通信的發(fā)展，估計高頻芯片使用量在未來的五年內(nèi)會成倍增長。這些均為 SiGe 器件在我國提供了廣闊的市場。 功率 MOS 器件仍然是世界微電子的熱門產(chǎn)品之一，因為它們廣泛用于節(jié)能，汽車電子，電源管理及很多相關的電子產(chǎn)品中，因此世界功率 MOS 器件的市場是旺盛的。據(jù)報導 20xx 年世界 MOSEFT 產(chǎn)值為 63 億美元，預計 20xx 年為 72 億美元， 20xx 年上升為 81 億美元，而 20xx 年則達到 93 億美元。 我國功率 MOS 器件的需求量在 20xx 年已達 億只，每年以15％的速度增長，市場前景也相當看好。 產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展形勢 SiGe 器件的商品化歷史尚短，產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模還要依賴于應用的開發(fā)。由于 SiGe 器件的優(yōu)良特性，低價格以及同 Si 集成電路的兼容性，會有越來越多的應用領域接受它們。目前 SiGe 器件使用最多的領域是 SONET 及無線電話，它們是首先帶動 SiGe 器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。 1999 年寬帶 SONET/SOH/WDM 用的集成電路約為 8 億美元，20xx 年則增加至 10 億美元。 SiGe 產(chǎn)品由于 1999 年剛入世，其銷售量為 100 萬美元，至 20xx 年上升至 4000 萬美元，規(guī)模擴大。 在無線通信領域中以手機為例，盡管目前尚不知道 SiGe 產(chǎn)品已用于手機的具體數(shù)量，但是據(jù)分析 SiGe 集成電路至少可占領該產(chǎn)品的 36％以上的市場。隨著 SiGe 集成電路的生產(chǎn)規(guī)模擴大，這一比例深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 19 還會增加。目前涉足 SiGe 集成電路生產(chǎn)的廠商有 20 多家，表 38 給出有代表性的廠商產(chǎn)品門類及評價。 表 38 有代表性的廠商 SiGe 產(chǎn)品門類及評價 公司 SiGe 產(chǎn)品門類 評價 IBM 無線；通信；網(wǎng)絡傳輸 技術廣泛的創(chuàng)新 者；擁有大量的 IP； SiGe 代工；SiGe 技術專利許可證 SiGe Microsystem PA（藍牙）； LNA；分頻器 提供提供 SiGe 專門工藝；采用外部代工 Maxim Integrated Products 無線；蜂窩； PCS； GPS LNA；混頻器 同 SiGe Microsystem結成同盟 ETRI（南韓） SiGe HBT； VCO； LNA m工藝，器件特性優(yōu)于 IBM 產(chǎn)品；擁有大量專利；采用外部代工 國內(nèi)目前僅有研究成果，尚不具備產(chǎn)業(yè)化條件。從現(xiàn)有的國內(nèi)硅生產(chǎn)線 來看，尚未聽說有進行 SiGe 器件生產(chǎn)的可行計劃。因此本項目生產(chǎn)線的建立將是國內(nèi) SiGe 器件產(chǎn)業(yè)化的開始。 關于功率 MOS 晶體管，國際上多年來其市場為少數(shù)大公司，如Motorola 等所壟斷，近年來也有很多小公司參與競爭。但是隨著微電子工業(yè)的發(fā)展，大公司為了建立 12 英寸大線，對小線進行削減。目前我國大約有十個單位從事功率 MOS 相關的器件加工，但是大部分單位均停留在 3 英寸及 4 英寸片加工水平上，這大大影響了生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益。將功率 MOS 器件轉向 6 英寸線進行生產(chǎn)是一個方向。這些均為本項目生產(chǎn)線的代工提供了機遇。 深圳市高科實業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項目 20 第四章 產(chǎn)品大綱及可占領市場分析 產(chǎn)品大綱 本項目建立的生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為每月加工 5000 只 6英寸晶圓片，在投產(chǎn)初期因 SiGe 器件的市場有一個發(fā)展的過程，因此分配 350～1600 片用于生產(chǎn) SiGe 器件，其余片子用于加工有市場保證的其它硅集成電路，目前主要代加工日本 Global Foundry 公司（也是韓方合資公司的股東）的功率 MOS 器件（見委托意向書），具體產(chǎn)品大綱按產(chǎn)品門類，特點，應用及生產(chǎn)模式列于表 41。 表 41 產(chǎn)品大綱 產(chǎn)品門類 特點 應用 生產(chǎn)模式 SiGe HBT（異質(zhì)結雙極晶 體管） 采用 m 線寬，SiGe 外延基區(qū)， fT≥50GHz，芯片尺寸 射頻集成電路 代加工， 6 英寸晶圓片 SiGe VCO（壓控振蕩器） SiGe HBT 及無源元件單片集成，帶寬～ 。芯片尺 寸 用于無線手機及寬帶局域網(wǎng)等