MMIC項目建設(shè)方案

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華芯公司-微波組件項目

砷化鎵微波集成電路(GaAsMMIC)

產(chǎn)品建設(shè)方案

一、砷化鎵（GaAs）半導(dǎo)體概況（1）國外砷化鎵半導(dǎo)體行業(yè)概況蘇聯(lián)于1957年10月發(fā)射了全世界第一顆Sputnik人造衛(wèi)星，其中電子系統(tǒng)相關(guān)項目是其中重要的一個部分。電子系統(tǒng)是國防電子戰(zhàn)的重要依托，從1958年開始，在微系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域啟動了砷化鎵IC技術(shù)及硅大型積體電路兩個重要項目。砷化鎵項目商業(yè)化的自1988至1995年間執(zhí)行的MIMIC項目，涵蓋范圍包括材料、制程、測試、模擬、封裝等量產(chǎn)化的環(huán)節(jié)，并將砷化鎵組件從原先復(fù)雜的分離器件組成方式發(fā)展成為集成電路，美國一直到今日仍然是砷化鎵產(chǎn)業(yè)的龍頭地位。前言一、砷化鎵（GaAs）半導(dǎo)體概況（2）國內(nèi)砷化鎵半導(dǎo)體行業(yè)概況中國從上世紀(jì)60年代初開始研制砷化鎵，近年來，隨著中科稼英半導(dǎo)體有限公司、北京圣科佳電子有限公司相繼成立，中國的新世代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)邁上新臺階，走向更快的發(fā)展道路。中科鎵英公司成功拉制出中國第一根6.4公斤5英寸LEC法大直徑砷化鎵單晶；信息產(chǎn)業(yè)部46所生長出中國第一根6英寸砷化鎵單晶，單晶重12kg，并已連續(xù)生長出6根6英寸砷化鎵單晶；西安理工大在高壓單晶爐上稱重單元技術(shù)研發(fā)方面取得了突破性的進(jìn)展。目前中國GaAs材料單晶以2～3英寸為主，4英寸處在產(chǎn)業(yè)化前期，研制水平達(dá)6英寸，4英寸以上芯片及集成電路GaAs芯片主要依賴進(jìn)口。砷化鎵生產(chǎn)主要原材料為砷和鎵，主要用于生產(chǎn)光電子器件。集成電路用砷化鎵材料的砷和鎵原料要求達(dá)7N，基本靠進(jìn)口解決。中國國內(nèi)GaAs材料主要生產(chǎn)單位為包括中科鎵英、有研硅股、信息產(chǎn)業(yè)部電子46所、電子13所、電子55所等。二、市場分析（1）1、砷化鎵半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景砷化鎵半導(dǎo)體廣泛運用于高頻及無線通訊(主要為超過1GHz以上的頻率)，激光器、無線通信、光纖通信、移動通信、GPS全球?qū)Ш降阮I(lǐng)域。砷化鎵材料的應(yīng)用領(lǐng)域主要分為微電子領(lǐng)域和光電子領(lǐng)域。在微電子領(lǐng)域中，主要用于制作無線通訊（衛(wèi)星通訊、移動通訊）、光纖通訊、汽車電子等用的微波器件。砷化鎵下游產(chǎn)業(yè)--砷化鎵集成電路業(yè)市場平均增長近年都在40%以上。砷化鎵芯片是手機(jī)中重要關(guān)鍵性零部件，隨著通訊網(wǎng)路的建構(gòu)與普及而需求大增，對砷化鎵芯片的需求量也會愈來愈大。整個移動通訊技術(shù)第四代（4G）的迅猛發(fā)展，也伴隨著MMIC的快速發(fā)展。二、市場分析（2）主要應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品規(guī)格A全球移動通信系統(tǒng)（GSM）和分散控制系統(tǒng)（DCS）應(yīng)用56%PAEforGSM53%forDCSVSWR>10:1BCDMADCS(825MHz)應(yīng)用，3.3V動力試驗39.1%PAE@28dBmagreatACPRmarginof-10dBc功率增益27dB附錄表1擬建項目產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域及規(guī)格MMIC市場每年以40%的成長率增加。2011年有70億顆的需求而預(yù)計2015年有200億顆六吋晶圓的需求:2011年為90萬片(每月7.5萬片)，2015年200萬片(每月16.7萬片)主力市場在于手機(jī)、智能型手機(jī)與平板計算機(jī)對于MMIC芯片的急速需求主要的MMIC需求:HBTPA(主力)與BiHEMT(成長中)目前主要客戶群如skyworks,Avago與Renesas等二、市場分析（3）MMIC

Market(#

6”

Wafers/Year;

x1000)Market

Share

(%)YearTotal

MarketMMIC

Market

forNew

SuppliersMarket

Share

for100304050400

0

New

Suppliers

20800160012002000240020092010201120122013201420152016Ref.

StrategyAnalytics

Confidential全球砷化鎵mmic市場趨勢預(yù)估全球砷化鎵mmic代工市場趨勢預(yù)估

(只以hbtmmic價格評估)MMIC

FoundryMarket

(US$M)Market

Share

(%)Total

MarketMarket

forNew

SuppliersMarket

Share

forNew

Suppliers2009201020112012201320142015201640302010050240018001200

600

03000

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

YearNote:實際全球砷化鎵組件產(chǎn)值在2011

年為58

億美元(此包括高單價pHEMT,

HBT

MMIC芯片與封裝)

附錄表1-1半導(dǎo)體材料的分類及其應(yīng)用表材料名稱制作器件主要用途硅二極管、晶體管通訊、雷達(dá)、廣播、電視、自動控制集成電路各種計算機(jī)、通訊、廣播、自動控制、電子鐘表、儀表整流器整流晶閘管整流、直流輸配電、電氣機(jī)車、設(shè)備自控、高頻振蕩器射線探測器原子能分析、光量子檢測太陽能電池太陽能發(fā)電砷化鎵各種微波管雷達(dá)、微波通訊、電視、移動通訊激光管光纖通訊紅（外）發(fā)光管小功率/高功率紅（外）光源霍爾組件磁場控制激光調(diào)制器激光通訊高速集成電路高速計算機(jī)、移動通訊太陽能電池太陽能發(fā)電xxxxxxxx納米ICxxxxxxxxIC組件氮化鎵激光器件光學(xué)存儲、激光打印機(jī)、醫(yī)療、軍事應(yīng)用發(fā)光二極管信號燈、視頻顯示、微型燈泡、移動電話紫外探測器分析儀器、火焰檢測、臭氧監(jiān)測集成電路通訊基站（功放器件）、永遠(yuǎn)性內(nèi)存、電子開光、導(dǎo)彈xxxxxxxx納米ICxxxxxxxxIC組件碳化硅發(fā)光二極管信號燈、視頻顯示、微型燈泡、移動電話整流器、晶閘管超高功率器件、國防應(yīng)用建設(shè)規(guī)模1、規(guī)模確定的依據(jù)公司根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性及成熟性，產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和國內(nèi)外市場需求，作為確定本項目產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模的重要依據(jù)，具體為：（1）項目產(chǎn)品市場的需求；（2）項目產(chǎn)品的技術(shù)性能、市場定位及產(chǎn)品的競爭能力；（3）公司發(fā)展規(guī)劃及對未來業(yè)務(wù)的發(fā)展預(yù)測。（4）結(jié)合企業(yè)自身的綜合能力、人力、技術(shù)、管理水平、資金的來源，原輔材料和能源的供應(yīng)及協(xié)作配套條件等情況的綜合考慮。建設(shè)規(guī)模2、建設(shè)規(guī)模根據(jù)上述依據(jù)，公司擬通過本項目的建設(shè)，建設(shè)砷化鎵芯片生產(chǎn)線1條，可形成年產(chǎn)砷化鎵芯片18萬片的生產(chǎn)規(guī)模。選建砷化鎵外延片生產(chǎn)線1條，可年產(chǎn)砷化鎵外延片6萬片；3、投資金額本案預(yù)計總投資約15億人民幣，其中土建、廠務(wù)工程設(shè)施約3億人民幣；設(shè)備及其他12億人民幣。

4、經(jīng)濟(jì)效益本項目達(dá)滿產(chǎn)后,預(yù)估占全球市占率10-15%，預(yù)估年產(chǎn)值可達(dá)24.3億元。利潤平均35%以上毛利率，3~5年即達(dá)損益平衡。三、產(chǎn)品方案1、產(chǎn)品生產(chǎn)大綱序號代表產(chǎn)品名稱規(guī)格單位產(chǎn)量備注1專用砷化鎵芯片6寸萬片6

2普通砷化鎵芯片6寸萬片18

**合計

萬片24

本項目主要生產(chǎn)砷化鎵芯片，根據(jù)原料來源的不同，分為專用芯片和普通芯片，專用芯片是外購砷化鎵芯片，經(jīng)外延加工、芯片生產(chǎn)二個加工過程，普通芯片是外購經(jīng)過外延的砷化鎵芯片，直接進(jìn)行芯片加工生產(chǎn)。項目產(chǎn)品線寬在0.2微米以下，初步確定產(chǎn)品方案如下表。附錄表1-2產(chǎn)品方案附錄表1-3半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及本項目工藝范圍四、產(chǎn)品主要特點附錄圖1-4硅元素半導(dǎo)體的鉆石結(jié)構(gòu)附錄圖1-5化合物半導(dǎo)體摻雜鋅結(jié)構(gòu)-電子遷移速度高-耐高溫-抗輻照五、項目建成影響（1）（1）項目建設(shè)有助于我國半導(dǎo)體行業(yè)實現(xiàn)新的突破目前4英寸以上芯片及集成電路GaAs芯片主要依賴進(jìn)口。本項目技術(shù)團(tuán)隊在微波通訊組件領(lǐng)域處于世界較為領(lǐng)先的地位，技術(shù)自主研發(fā)，技術(shù)團(tuán)隊有能力以自行設(shè)計、改裝設(shè)備方式生產(chǎn)GaAs芯片，從外延、芯片生產(chǎn)均可在廠內(nèi)完成，高度垂直整合布局在全球同業(yè)中取得相當(dāng)競爭優(yōu)勢。該團(tuán)隊可充分發(fā)揮公司的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢，通過引進(jìn)高素質(zhì)技術(shù)人才，確保公司技術(shù)創(chuàng)新的高效率和研發(fā)工作的高水平。本項目產(chǎn)品主要應(yīng)用于全球移動通信系統(tǒng)（GSM）、分散控制系統(tǒng)（DCS）以及CDMADCS(825MHz)等高端市場。五、項目建成影響（2）（2）有助于促進(jìn)我國通訊行業(yè)的快速發(fā)展:整個移動通訊技術(shù)的發(fā)展與GaAs材料的技術(shù)進(jìn)步與需求是相輔相成的。目前第四代（4G）的通訊產(chǎn)品已經(jīng)推向市場，4G通訊技術(shù)的快速發(fā)展要求半導(dǎo)體芯片具有高頻、高功率、高效率、低噪聲指數(shù)等更加優(yōu)異的電氣特性。砷化鎵半導(dǎo)體芯片技術(shù)，以它為基礎(chǔ)材料制成的集成電路，其工作速度可比目前硅集成電路高一個數(shù)量級。四、MMIC產(chǎn)品應(yīng)用及

產(chǎn)品技術(shù)種類與應(yīng)用地面發(fā)電有線電視商務(wù)衛(wèi)星通信高頻,

高速HBT/HEMT/BiHEMT

MMIC應(yīng)用

LD/LED/PIN特性組件技術(shù)

光纖通訊無線通信汽車?yán)走_(dá)高光發(fā)電效率SOLARCELL

光源光數(shù)據(jù)儲存

衛(wèi)星發(fā)電WirelessComm.

62%Fiber

Optical

Comm.

18%Consumer

10%Others

6%Military

4%市場應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)及特性基板組件磊晶制程?電子遷移速率快?高崩潰電壓?

耐高溫?

發(fā)光,

抗輻射?

高光發(fā)電效率

應(yīng)用MOCVD

/MBEEpitaxial

LayersGroup

V

N,

As,

PP

Group

III

Al,

Ga,

InIII

-V

基板

GaAs

AlGaAs

InGaP

InGaAs

InAlAsInGaAlP

GaN

InGaN增益器(GainBlock)直撥衛(wèi)星系統(tǒng)功率放大器(PA)交換器(Switch)

低噪聲放大器(LNA)

倍增器(Multiplier)

其他混頻訊號電路

(Mixers)

電壓控制振蕩器(VCO)DBS平板計算機(jī)

iPad區(qū)域多點傳播服務(wù)

LMDS

智能型手機(jī)iPhone,

HTC..GSM

手機(jī)無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

WLAN

點對點微波通訊Point-to-PointRadio

Link衛(wèi)星小型地面站

VSAT

汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)Car

Avoidance

Radar

固網(wǎng)無線區(qū)域回路衛(wèi)星定位系統(tǒng)

WLL

CDMA

手機(jī)GPS增益器(GainBlock)直撥衛(wèi)星系統(tǒng)功率放大器(PA)交換器(Switch)

低噪聲放大器(LNA)

倍增器(Multiplier)

其他混頻訊號電路

(Mixers)

電壓控制振蕩器(VCO)DBS平板計算機(jī)

iPad區(qū)域多點傳播服務(wù)

LMDS

智能型手機(jī)iPhone,

HTC..GSM

手機(jī)無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

WLAN

點對點微波通訊Point-to-PointRadio

Link衛(wèi)星小型地面站

VSAT

汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)Car

Avoidance

Radar

固網(wǎng)無線區(qū)域回路衛(wèi)星定位系統(tǒng)

WLL

CDMA

手機(jī)GPSConfidential砷化鎵

先天物理上缺點

低崩潰電壓

硅基板高頻損耗

訊號隔離度不佳

低輸出功率密度芯片面積大

(電流密度小)砷化鎵

無法取代

Confidential砷化鎵

具備硅無法取代的優(yōu)越特性

硅制程

RF

CMOS

功率放大器、射頻開關(guān)第二節(jié)

工藝技術(shù)方案1、技術(shù)選擇的原則（1）安全與穩(wěn)定的原則工藝技術(shù)的先進(jìn)性決定產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量及產(chǎn)品市場的競爭力，流程性生產(chǎn)過程必須滿足生產(chǎn)安全性、運行穩(wěn)定性要求。（2）設(shè)備配置合理，與規(guī)模相適應(yīng)的原則生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備的選擇還必須針對生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品加工工藝特性要求，采用合理的工藝流程，配備先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，使工藝流程、設(shè)備配置、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品質(zhì)量相匹配，力求技術(shù)先進(jìn)的同時，經(jīng)濟(jì)上合理。（3）堅持節(jié)能、環(huán)保與安全生產(chǎn)的原則項目建設(shè)中所采用的工藝技術(shù)體現(xiàn)“以人為本”的原則，確保安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)的需要，有利于環(huán)境的保護(hù)，不對生產(chǎn)區(qū)內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成危險性或威脅性影響。盡量采用節(jié)能、生產(chǎn)污染少的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備，從源頭上消除和控制污染源、減少污染量，嚴(yán)格貫徹“三同時”原則，搞好三廢治理。2、砷化鎵半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展半導(dǎo)體微波通訊技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有半個世紀(jì)，隨著無線通訊產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，臺灣在90年代后期先后從美、日兩國引進(jìn)一些技術(shù)和團(tuán)隊組成數(shù)家上、中游的公司，當(dāng)時包括了外延技術(shù)應(yīng)用的博達(dá)、全新和芯片制造的尚達(dá)、穩(wěn)懋、GCT、宏捷等。并且目前全新和穩(wěn)懋在外延和芯片代工都排在全球數(shù)一數(shù)二的地位。近年我國隨著改革開放所帶來的經(jīng)濟(jì)成長，以及全球手機(jī)與手持裝置無線通訊產(chǎn)品的飛速發(fā)展，啟動了龐大的移動通訊市場，也帶動了通訊下游系統(tǒng)業(yè)、服務(wù)業(yè)的蓬勃發(fā)展，建立了部分上游材料基板產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)品設(shè)計能力也快速成長。3-1、本項目技術(shù)來源（1）技術(shù)要求本項目