高科锗硅项目可行性研究报告(编辑修改稿)

高科锗硅项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

场的产品，它将为今后扩展其它 SiGe 集成电路的生产铺平道路。 本项目加工的功率 MOS 器件是硅器件中广泛应用的产品，国际上由于产业调整加工有逐渐移向我国的趋势，例如日本 Global Foundry 公司在我国曾同一些 4”生产线合作过该器件生产。 但由于生产效率偏低未能成功，这次该公司作为本项目韩方股东，在项目投产的前两年将安排约 4000 片 /月的生产量生产功率 MOS 器件，这对项目建立的生产线迅速达产及提高经济效益起到保证作用，同时作为补充我国及深圳地区微电子产业也将作出贡献。 －国内技术水平发展情况 SiGe HBT从材料外延开始到商业生产经历了近 20年左右发展的道路。 表 2 列出了 1982 年开始研究低温 UHV/CVD 外延 SiGe 材料工艺，到 1998 年第一代 SiGe 产品问世的主要发展历程。 深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 14 表 32 SiGe HBT 的主要发展历程 时间 发展内容 1982 开始研究低温 UHV/CVD 工艺 1986 UHV/CVD 外延 Si 成功 1987 第一个 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 产品问世（ LNA 低噪声放大器） 由于 SiGe HBT 的工艺同 Si 工艺具有兼容性，因此在材料研究取得突破以后，其器件及电路的水平迅速提高，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 器件结构 SiGe 生长方法 增益β 发射极面积 （μ m2） fT/fmax (GHz) 实验室 双台面 MBE 9～ 200 2 8 30/160 Dailer Benz 双多晶自对准 UHV/CVD 113 48/69 IBM 双多晶自对准 UHV/CVD 45000 154/－ Hitachi 双多晶自对准 UHV/CVD 300 1 76/180 Hitachi 近年来器件水平又有很大提高，最近报导的 SiGe HBT fT 达360GHz， SiGe 器件商业生产水平的 fT 和 fmax分别在 30GHz 和 60GHz左右，采用的工艺水平 为 1～ m 工艺。 商业上主要用 SiGe 技术生产低噪声放大器（ LNA），压控振荡器 CVCO 等电路，除此以外，利用 SiGe HBT 同 CMOS 工艺兼容集成的水平在不断提高，利用 SiGe BiCMOS 工艺已试制出集成 180 万晶体管道 ASIC 芯片。 作为例子表 34 列出无线通信用 SiGe LNA 的水平，表 35 列出一些具有代表性的 SiGe HBT 集成电路。 深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 15 表 34 无线通信用 SiGe LNA 的水平 性能 TEMIC MAXIM Infinon RFMO conexant 工作频率（ GHz） 工作电压（ V） 3 4 2 5 3 电流（ A） 10 5 8 － 噪声系数（ dB） 增益 20 21 14 － 表 35 有代表性的 SiGe HBT 集成电路 电路 性能 时间 /公司 DAC 12 位， ， 750mW 1994/IBM 分频器 8 分频， 50GHz 1998/Hitachi 单片 VCO 17GHz， 110dBc/Hz 1997/IBM LNA/VCO LNA： （增益） （噪声系数） VCO ： 15 ％ 调谐范围 ，在100KHz 偏移时噪声比 90dBc/Hz 1998/IBM 多路复用器 2： 1， 40Gb/s 1998/Hitachi 多路分解器 1： 2， 60Gb/s 1997/Siemens 前置放大器 带宽 ，输出阻抗 43Ω，功耗 17mW 20xx/ETRI SiGe 器件的技术虽然发展迅速，但主要掌握在国际上少数公司手中，特别是生产技术掌握在少数像 IBM 等这样的大公司手中，近几年韩国 ETRI 等公司加强了 SiGe 技术 研究，发展了较为成熟的 SiGe HBT 及其电路的生产技术。 国内近几年对 SiGe 技术的研究也较为重视，但研究主要集中在少数高校及研究所，主要研究内容为 SiGe 外延材料及 HBT 的制作，深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 16 研究项目主要来自于市级和国家自然基金以及像“ 863”这样的攻关项目，一般研究经费不多，制约了其技术的发展。 国内 SiGe 材料的研究尚未达到规模生产水平。 SiGe 器件则达到了一定的研究水平，有代表性的器件是清华大学的 SiGe HBT，其主要器件参数如下： BVBEO＝ ， BVCBO＝ ， BVCEO＝ ， B 结漏电电流 ＜ 2A/μ m2， fT＝ ，β＞ 100 用 80 2μ m 20μ m 的 SiGe HBT 制作的 AB 类放大器，其 VCE＝ 3V， f＝ 836MHz， Pout＝ 27dBm 时达到最大 PAE 为 34％，其 1dB压缩点输出功率约为 ， PAE＝ 17％。 可以看出国内 SiGe 器件虽然达到了一定的水平，相对来讲仍比较落后，特别尚未掌握规模生产技术，有待进一步研究及发展。 关于功率 MOS 器件，从工艺上来说已相对成熟，作为分立器件～ m 的加工水平已能满足，采用英寸片加工功率 MOS 器件也是适当的选择，另一 方面 MOS 功率器件的一个发展方向是将控制电路集成在一起的“功率智能集成”芯片，有了功率 MOS 技术基础，生产线可以根据市场需要进行考虑。 产品国际 国内市场发展情况 本项目的主要产品是加工 SiGe HBT 及相关集成电路，如射频压控振荡器等。 这些电路是 SiGe 技术最适合生产的产品，并且它们目前在国际上市场发展情况良好。 SiGe 产品 1999 年才开始有售，当年的销售额仅为 370 万美元，但是发展迅速， 20xx 年很快上升至 亿美元，据分析 SiGe 集成电路至少可以占领移动手机宽带集成电路的 36％市场。 随着 SiGe 集成电路生产能力的提高，销售量将不断扩大，在中频 /比特率达 10Gb/s的市场中会不断取代 Si 和 GaAs 产品。 表 36 列出韩国 ETRI 给出的SiGe 射频集成电路市场状况，表 37 列出韩国 ETRI 给出的世界手机市场销量预测情况。 深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 17 表 36 SiGe 射频集成电路市场预测 应用领域 电路频率 年度 世界市场额度 Cellular 蜂窝电话 ～ 目前 亿美元 PCS 个人通信系统 GHz 目前 亿美元 GMPCS 全球移动个人通信系统 ～ GHz 20xx 年 亿美元 GPS 全球定位系统 GHz 目前 亿美元 WLAN 宽带局域网 DSRC 远程空间无线中心 GHz 20xx 年 亿美元 DBS 卫星直播系统 12～ 14 GHz 目前 亿美元 SONET 同步光纤网 10～ 40 Gbps 目前 亿美元 表 37 世界手机市场销量预测 单位：千部 （ ）：百万美元 地区 20xx 20xx 20xx 20xx 非洲 （ ） （ ） （ ） （ ） 亚洲－太平洋 /日本 （ ） （ ） （ ） （ ） 欧洲 西欧 （ ） （ ） （ ） （ ） 中欧及东欧 （ ） （ ） （ ） （ ） 美洲 中美及南美 （ ） （ ） （ ） （ ） 北美 （ ） （ ） （ ） （ ） 中东 （ ） （ ） （ ） （ ） 总计 （ ） （ ） () () 我国国内高频器件芯片需求量随着无线通信市场的发展，从 90年代末期至今呈爆炸式的增长，特别移动通信业务，我国已成为世界上发展最快的国家。 20xx 年移动电话用户已超过 2 亿，新增用户 5000深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 18 多万，手机用户总量已超过美国跃居世界第一，今年还将保持 6000万支的需求量，预计 20xx 年，中国手机拥有量将达到 亿 部。 国内手机厂商众多，目前都力图开发自己的品牌，在手机无线集成电路方面也在积极寻找合作伙伴。 除此以外，随着我国计算机的逐渐普及及局域网和卫星定位等无线通信的发展，估计高频芯片使用量在未来的五年内会成倍增长。 这些均为 SiGe 器件在我国提供了广阔的市场。 功率 MOS 器件仍然是世界微电子的热门产品之一，因为它们广泛用于节能，汽车电子，电源管理及很多相关的电子产品中，因此世界功率 MOS 器件的市场是旺盛的。 据报导 20xx 年世界 MOSEFT 产值为 63 亿美元，预计 20xx 年为 72 亿美元， 20xx 年上升为 81 亿美元，而 20xx 年则达到 93 亿美元。 我国功率 MOS 器件的需求量在 20xx 年已达 亿只，每年以15％的速度增长，市场前景也相当看好。 产业的国内外发展形势 SiGe 器件的商品化历史尚短，产业化的规模还要依赖于应用的开发。 由于 SiGe 器件的优良特性，低价格以及同 Si 集成电路的兼容性，会有越来越多的应用领域接受它们。 目前 SiGe 器件使用最多的领域是 SONET 及无线电话，它们是首先带动 SiGe 器件产业发展的动力。 1999 年宽带 SONET/SOH/WDM 用的集成电路约为 8 亿美元，20xx 年则增加至 10 亿美元。 SiGe 产品由于 1999 年刚入世，其销售量为 100 万美元，至 20xx 年上升至 4000 万美元，规模扩大。 在无线通信领域中以手机为例，尽管目前尚不知道 SiGe 产品已用于手机的具体数量，但是据分析 SiGe 集成电路至少可占领该产品的 36％以上的市场。 随着 SiGe 集成电路的生产规模扩大，这一比例深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 19 还会增加。 目前涉足 SiGe 集成电路生产的厂商有 20 多家，表 38 给出有代表性的厂商产品门类及评价。 表 38 有代表性的厂商 SiGe 产品门类及评价 公司 SiGe 产品门类 评价 IBM 无线；通信；网络传输 技术广泛的创新 者；拥有大量的 IP； SiGe 代工；SiGe 技术专利许可证 SiGe Microsystem PA（蓝牙）； LNA；分频器 提供提供 SiGe 专门工艺；采用外部代工 Maxim Integrated Products 无线；蜂窝； PCS； GPS LNA；混频器 同 SiGe Microsystem结成同盟 ETRI（南韩） SiGe HBT； VCO； LNA m工艺，器件特性优于 IBM 产品；拥有大量专利；采用外部代工 国内目前仅有研究成果，尚不具备产业化条件。 从现有的国内硅生产线 来看，尚未听说有进行 SiGe 器件生产的可行计划。 因此本项目生产线的建立将是国内 SiGe 器件产业化的开始。 关于功率 MOS 晶体管，国际上多年来其市场为少数大公司，如Motorola 等所垄断，近年来也有很多小公司参与竞争。 但是随着微电子工业的发展，大公司为了建立 12 英寸大线，对小线进行削减。 目前我国大约有十个单位从事功率 MOS 相关的器件加工，但是大部分单位均停留在 3 英寸及 4 英寸片加工水平上，这大大影响了生产效率及经济效益。 将功率 MOS 器件转向 6 英寸线进行生产是一个方向。 这些均为本项目生产线的代工提供了机遇。 深圳市高科实业有限公司 SiGe 集成电路芯片生产线项目 20 第四章 产品大纲及可占领市场分析 产品大纲 本项目建立的生产线生产能力为每月加工 5000 只 6英寸晶圆片，在投产初期因 SiGe 器件的市场有一个发展的过程，因此分配 350～1600 片用于生产 SiGe 器件，其余片子用于加工有市场保证的其它硅集成电路，目前主要代加工日本 Global Foundry 公司（也是韩方合资公司的股东）的功率 MOS 器件（见委托意向书），具体产品大纲按产品门类，特点，应用及生产模式列于表 41。 表 41 产品大纲 产品门类 特点 应用 生产模式 SiGe HBT（异质结双极晶 体管） 采用 m 线宽，SiGe 外延基区， fT≥50GHz，芯片尺寸 射频集成电路 代加工， 6 英寸晶圆片 SiGe VCO（压控振荡器） SiGe HBT 及无源元件单片集成，带宽～。 芯片尺 寸 用于无线手机及宽带局域网等。