【文章內(nèi)容簡介】 場的產(chǎn)品，它將為今后擴(kuò)展其它 SiGe 集成電路的生產(chǎn)鋪平道路。 本項(xiàng)目加工的功率 MOS 器件是硅器件中廣泛應(yīng)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(xiàng)目韓方股東，在項(xiàng)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(xiàng)目建立的生產(chǎn)線迅速達(dá)產(chǎn)及提高經(jīng)濟(jì)效益起到保證作用，同時(shí)作為補(bǔ)充我國及深圳地區(qū)微電子產(chǎn)業(yè)也將作出貢獻(xiàn)。 －國內(nèi)技術(shù)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(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目 14 表 32 SiGe HBT 的主要發(fā)展歷程 時(shí)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(gè) 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(jié)構(gòu) SiGe 生長方法 增益β 發(fā)射極面積 （μ m2） fT/fmax (GHz) 實(shí)驗(yàn)室 雙臺面 MBE 9～ 200 2 8 30/160 Dailer Benz 雙多晶自對準(zhǔn) UHV/CVD 113 48/69 IBM 雙多晶自對準(zhǔn) UHV/CVD 45000 154/－ Hitachi 雙多晶自對準(zhǔn) UHV/CVD 300 1 76/180 Hitachi 近年來器件水平又有很大提高，最近報(bào)導(dǎo)的 SiGe HBT fT 達(dá)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(shù)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(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)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(shí)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(shí)噪聲比 90dBc/Hz 1998/IBM 多路復(fù)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(shù)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(shù)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(qiáng)了 SiGe 技術(shù) 研究，發(fā)展了較為成熟的 SiGe HBT 及其電路的生產(chǎn)技術(shù)。 國內(nèi)近幾年對 SiGe 技術(shù)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(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目 16 研究項(xiàng)目主要來自于市級和國家自然基金以及像“ 863”這樣的攻關(guān)項(xiàng)目，一般研究經(jīng)費(fèi)不多，制約了其技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi) SiGe 材料的研究尚未達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)水平。 SiGe 器件則達(dá)到了一定的研究水平，有代表性的器件是清華大學(xué)的 SiGe HBT，其主要器件參數(shù)如下： BVBEO＝ ， BVCBO＝ ， BVCEO＝ ， B 結(jié)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(shí)達(dá)到最大 PAE 為 34％，其 1dB壓縮點(diǎn)輸出功率約為 ， PAE＝ 17％。 可以看出國內(nèi) SiGe 器件雖然達(dá)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(shù)，有待進(jìn)一步研究及發(fā)展。 關(guān)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(dāng)?shù)倪x擇，另一 方面 MOS 功率器件的一個(gè)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(shù)基礎(chǔ)，生產(chǎn)線可以根據(jù)市場需要進(jìn)行考慮。 產(chǎn)品國際 國內(nèi)市場發(fā)展情況 本項(xiàng)目的主要產(chǎn)品是加工 SiGe HBT 及相關(guān)集成電路，如射頻壓控振蕩器等。這些電路是 SiGe 技術(shù)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(dāng)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(lǐng)移動手機(jī)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(kuò)大，在中頻 /比特率達(dá) 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(jī)市場銷量預(yù)測情況。 深圳市高科實(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目 17 表 36 SiGe 射頻集成電路市場預(yù)測 應(yīng)用領(lǐng)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(gè)人通信系統(tǒng) GHz 目前 億美元 GMPCS 全球移動個(gè)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(yuǎn)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(jī)市場銷量預(yù)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(jì) （ ） （ ） () () 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(wù)，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(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目 18 多萬，手機(jī)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(yù)計(jì) 20xx 年，中國手機(jī)擁有量將達(dá)到 億 部。國內(nèi)手機(jī)廠商眾多，目前都力圖開發(fā)自己的品牌，在手機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)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?yàn)樗鼈儚V泛用于節(jié)能，汽車電子，電源管理及很多相關(guān)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(bào)導(dǎo) 20xx 年世界 MOSEFT 產(chǎn)值為 63 億美元，預(yù)計(jì) 20xx 年為 72 億美元， 20xx 年上升為 81 億美元，而 20xx 年則達(dá)到 93 億美元。 我國功率 MOS 器件的需求量在 20xx 年已達(dá) 億只，每年以15％的速度增長，市場前景也相當(dāng)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(yīng)用的開發(fā)。由于 SiGe 器件的優(yōu)良特性，低價(jià)格以及同 Si 集成電路的兼容性，會有越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域接受它們。目前 SiGe 器件使用最多的領(lǐng)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?cè)胧溃滗N售量為 100 萬美元，至 20xx 年上升至 4000 萬美元，規(guī)模擴(kuò)大。 在無線通信領(lǐng)域中以手機(jī)為例，盡管目前尚不知道 SiGe 產(chǎn)品已用于手機(jī)的具體數(shù)量，但是據(jù)分析 SiGe 集成電路至少可占領(lǐng)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(kuò)大，這一比例深圳市高科實(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)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(jià)。 表 38 有代表性的廠商 SiGe 產(chǎn)品門類及評價(jià) 公司 SiGe 產(chǎn)品門類 評價(jià) IBM 無線；通信；網(wǎng)絡(luò)傳輸 技術(shù)廣泛的創(chuàng)新 者；擁有大量的 IP； SiGe 代工；SiGe 技術(shù)專利許可證 SiGe Microsystem PA（藍(lán)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(jié)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(jìn)行 SiGe 器件生產(chǎn)的可行計(jì)劃。因此本項(xiàng)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(guān)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(jìn)行削減。目前我國大約有十個(gè)單位從事功率 MOS 相關(guān)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(jì)效益。將功率 MOS 器件轉(zhuǎn)向 6 英寸線進(jìn)行生產(chǎn)是一個(gè)方向。這些均為本項(xiàng)目生產(chǎn)線的代工提供了機(jī)遇。 深圳市高科實(shí)業(yè)有限公司 SiGe 集成電路芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目 20 第四章 產(chǎn)品大綱及可占領(lǐng)市場分析 產(chǎn)品大綱 本項(xiàng)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(gè)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(diǎn)，應(yīng)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(diǎn) 應(yīng)用 生產(chǎn)模式 SiGe HBT（異質(zhì)結(jié)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(jī)及寬帶局域網(wǎng)等