Matériaux semi-conducteurs – tranches de silicium à grande échelle
Les matériaux semi-conducteurs sont divisés en matériaux de fabrication de plaquettes et en matériaux d'emballage. Les matériaux de fabrication de tranches peuvent être subdivisés en tranches de silicium et en matériaux à base de silicium, photomasques, gaz d'électrons, photoresists, matériaux d'assistance photorésist, Matériaux de polissage CMP, produits chimiques de processus, cibles, et autres matériaux.
Les matériaux d'emballage peuvent être subdivisés en substrats d'emballage, cadres de plomb, fils de liaison, matériaux d'encapsulation, substrats céramiques, matériaux de fixation de matrice et autres matériaux d'emballage.
Globalement, le segment de marché des matériaux semi-conducteurs est dispersé et à petite échelle. Seules les tranches de silicium représentent près 35% de la part de marché. Les tranches de silicium occupent le courant dominant absolu du marché des matériaux semi-conducteurs, suivi des gaz électroniques représentant 13%, photomasques comptabilisant 12%.
Les produits chimiques de support photorésistants restants, matériaux de polissage, photorésine, produits chimiques humides, les cibles de pulvérisation et autres matériaux représentent moins de 10%, et l'échelle est relativement petite.
La troisième génération de semi-conducteurs: matériaux semi-conducteurs à large bande interdite représentés par du nitrure de gallium (GaN), carbure de silicium (SiC), et oxyde de zinc (ZnO). Il a d'excellentes propriétés telles qu'un champ électrique de claquage élevé, haute conductivité thermique, taux de saturation électronique élevé et forte résistance aux radiations, et est plus adapté à la fabrication à haute température, haute fréquence, appareils électroniques résistants aux radiations et à haute puissance.
Il a de larges perspectives d'application dans l'éclairage des semi-conducteurs, communications mobiles de nouvelle génération, Internet de l'énergie, transport ferroviaire à grande vitesse, véhicules à énergies nouvelles, électronique grand public et autres domaines.
La quatrième génération de semi-conducteurs: matériaux semi-conducteurs à bande interdite ultra large représentés par l'oxyde de gallium (Ga2O3), diamant (C), nitrure d'aluminium (AIN), et des matériaux semi-conducteurs à bande interdite ultra-étroite représentés par l'antimonide (GaSb, InSb) .
Les matériaux à bande interdite ultra large présentent des avantages caractéristiques plus importants dans le domaine des dispositifs de puissance haute fréquence en raison de leurs bandes interdites plus larges que les matériaux semi-conducteurs de troisième génération; Les matériaux à bande interdite ultra-étroite sont principalement utilisés dans les détecteurs, lasers et autres appareils en raison de leur excitation facile et de leur grande mobilité.
La plaquette de silicium semi-conducteur est la base de la fabrication de produits semi-conducteurs en silicium et peut être classée selon différents paramètres.
Selon la taille (diamètre), les tranches de silicium semi-conducteur peuvent être divisées en 2 pouces (50mm), 3 pouces (75mm), 4 pouces (100mm), 5 pouces (125mm), 6 pouces (150mm), 8 pouces (200mm), 12 pouces(300mm).
Sous l'influence de la loi de Moore, les tranches de silicium semi-conducteur se développent constamment dans le sens de la grande taille. Maintenant, 8-pouces et 12 pouces sont des produits grand public, représentant plus de 90% de la zone d'expédition totale.
Selon le degré de dopage, les tranches de silicium semi-conducteur peuvent être divisées en légèrement dopées et fortement dopées. Les tranches de silicium fortement dopées ont une grande quantité d'éléments dopants et une faible résistivité, et sont généralement utilisés dans les appareils électriques et autres produits;
Les tranches de silicium faiblement dopées ont une faible concentration de dopage et sont généralement utilisées dans le domaine des circuits intégrés, avec des difficultés techniques et des exigences de qualité des produits plus élevées. Les circuits intégrés représentant plus de 80% du marché mondial des semi-conducteurs, il y a une plus grande demande mondiale de tranches de silicium légèrement dopées.
Selon le processus, les tranches de silicium semi-conducteur peuvent être divisées en tranches de broyage, plaquettes de polissage, tranches épitaxiales de tranches spéciales à base de tranches de polissage, DONC JE, etc..
Les feuilles abrasives peuvent être utilisées pour fabriquer des dispositifs discrets; des feuilles de polissage légèrement dopées peuvent être utilisées pour fabriquer des circuits intégrés à grande échelle ou comme matériaux de substrat pour des tranches épitaxiales, et des feuilles de polissage fortement dopées sont généralement utilisées comme matériaux de substrat pour des tranches épitaxiales. Par rapport aux feuilles abrasives, les feuilles de polissage ont une meilleure planéité et propreté de surface.
L'industrie des plaquettes de semi-conducteurs est également une industrie à forte intensité de capital, qui doit atteindre une certaine échelle de ventes pour être rentable: La production à grande échelle de tranches de silicium semi-conducteur nécessite un investissement important.
En raison de l'important investissement en immobilisations au stade initial, les entreprises de plaquettes de semi-conducteurs doivent atteindre une certaine échelle de ventes avant de pouvoir réaliser des bénéfices. La pression de fonctionnement au stade précoce est relativement importante, et le taux de marge brute peut être négatif.
Maintenant, l'utilisation de tranches de silicium par les fabricants de puces en aval: les appareils discrets continuent d'utiliser de petites tailles, et les circuits intégrés migrent vers les grandes tailles.
En raison du faible prix des appareils discrets, les fabricants ne sont pas motivés pour investir dans des lignes de production à grande échelle. Maintenant, tranches de silicium de 6 pouces et ci-dessous sont toujours les principaux produits.
Les avantages économiques apportés par l'utilisation de plaquettes de silicium de grande taille dans les circuits intégrés sont évidents.
Par exemple, la surface d'une plaquette de silicium de 12 pouces est 2.25 fois celui d'une plaquette de 8 pouces, et le taux utilisable est d'environ 2.5 fois celui d'une plaquette de 8 pouces. Le nombre de puces pouvant être produites sur une seule puce augmente, et le coût d'une seule puce diminue.
Poussé par de nouvelles demandes telles que le télétravail, réunions en ligne, conduite autonome, et le métaverse, la demande de tranches de silicium semi-conducteur de 12 pouces continuera d'augmenter.
