战略新型半导体材料-氮化铝钪AlScN外延及应用商业计划书21页.pptx
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2024-09-08
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1、战略新型半导体材料-氮化铝钪 (AlScN)高质量氮化铝钪(AlScN)外延及应用一代材料、一代技术、一代装备一代材料、一代技术、一代装备1.1.行业痛点:行业痛点:5G5G高频滤波器依赖进口高频滤波器依赖进口5G通信中新增了大量高频频段,高频率,高性能的体声波滤波器高频率,高性能的体声波滤波器(BAW)(BAW)成为必须成为必须。博通和威讯联合半导体两家美国公司分别占据了高频BAW滤波器87%和8%的市场份额。近年由于美国对华为的“制裁”及芯片交易规则的改变,没有了可用的5G射频芯片,华为的P50系列手机就没法接收和发送5G信号,5G5G手机手机只能当只能当4G4G用!用!国产射频芯片产业链2、虽然可以量产5G天线、5G射频开关等射频芯片的组件,但在滤波器这滤波器这一重要一重要元器件上元器件上基本基本依依赖进口赖进口!国内射频芯片去美效应凸显,国产替代成为必须国产替代成为必须。射频滤波器国产化率仅仅为低个位数,国内企业成长空间广阔。华为5G5G手机只能当手机只能当4G4G用用,是因为被美国在高端,是因为被美国在高端5G5G射频芯片上射频芯片上“卡脖子卡脖子”!1.1.行业痛点:行业痛点:材料技术垄断及出口封锁材料技术垄断及出口封锁高频BAW滤波器依赖的核心材料,是掺杂稀土元素钪的氮化铝薄膜,即氮化铝钪(氮化铝钪(AlScNAlScN),该材料长期被美国实施),该材料长期被美国实施技术3、垄断及出口封锁,国内发展十分滞后。技术垄断及出口封锁,国内发展十分滞后。氮化氮化铝材料体系材料体系是美国能够在高端5G射频芯片上“卡脖子”的最关键一环氮化铝氮化铝(AlNAlN)高压电系数:机械高压电系数:机械高压电系数:机械高压电系数:机械能和电能之间的互能和电能之间的互能和电能之间的互能和电能之间的互相转化能力相转化能力相转化能力相转化能力是传统压电材料氮化铝的4-8倍(44 vs 5.5 pC/N)更灵敏高机电耦合系数:表高机电耦合系数:表高机电耦合系数:表高机电耦合系数:表征器件电能转化成机征器件电能转化成机征器件电能转化成机征器件电能转化成机械能的比例械能的比例械能的比例械能的比例是4、氮化铝的3+倍更高效压电系数在高温下压电系数在高温下压电系数在高温下压电系数在高温下稳定稳定稳定稳定PZT 350C vs AlN 1150C耐高温与与与与CMOSCMOSCMOSCMOS工艺兼容工艺兼容工艺兼容工艺兼容薄膜形式及低杂质易集成氮化铝钪氮化铝钪AlScNAlScNAlScNAlScN2.2.项目意义:项目意义:填补空白,解决填补空白,解决“卡脖子卡脖子”问题问题项目致力于制造国际最前沿的压电材料:项目致力于制造国际最前沿的压电材料:项目致力于制造国际最前沿的压电材料:项目致力于制造国际最前沿的压电材料:高质量氮化铝钪高质量氮化铝钪高质量氮化铝钪高质量氮化铝钪(AlScN)(AlS5、cN)(AlScN)(AlScN),以,以,以,以实现实现实现实现5G5G5G5G所需的高效低耗所需的高效低耗所需的高效低耗所需的高效低耗滤波器的国产替代,填补国内技术空白,使高端滤波器的国产替代,填补国内技术空白,使高端滤波器的国产替代,填补国内技术空白,使高端滤波器的国产替代,填补国内技术空白,使高端5G5G5G5G射频芯片不再被欧美射频芯片不再被欧美射频芯片不再被欧美射频芯片不再被欧美“卡脖子卡脖子卡脖子卡脖子”,与国际巨头站在同一竞争维度国际巨头站在同一竞争维度,获得弯道超车的机会。在硅上AlScN(左)和蓝宝石上AlScN(右)晶圆上制造的声表面波(SAW)谐振器(德国)基底(可为硅6、,蓝宝石,氮化稼等)AlScN外延层主营产品:主营产品:主营产品:主营产品:3.3.政策支持政策支持 5G5G+集成电路集成电路细分领域,是电子细分领域,是电子信息产业发展的核心信息产业发展的核心滤波器行业既属于滤波器行业既属于5G5G,又属于集成电路细分领域,是中国电子,又属于集成电路细分领域,是中国电子信息产业发展的核心。信息产业发展的核心。中国中央政府和地方政府给予5G及集成电路产业重视和支持前所未有、空前强大前所未有、空前强大。先后出台一系列国家级相关政策,引导和推动5G及集成电路产业高质量发展,增强产业整体竞争力。在资金支持上,提供财政补贴、入股投资、引入社会资本、减税免税;在人才培7、育上,引进专业人才,培养学科专业集群;在产业链完善上,建设公共服务平台、支持流片,支持重大项目优先布局,支持海外并购;在技术攻关上,支持创兴研发、支持联合项目开发与应用。中国射频滤波器部分相关政策见右图所示:中国射频滤波器部分相关政策见右图所示:晶体质量决定电子器件的性能,在新材料研发及应用领域,学术界和工业界都聚焦在提高晶体质量上!02 晶格常数的变异不同掺杂浓度可导致不同掺杂浓度可导致晶格常晶格常数的变异,数的变异,影响晶体质量影响晶体质量04 相分离温度控制和分布不理想,可能导致温度控制和分布不理想,可能导致部分区域出现部分区域出现AlN,ScNAlN,ScN相分离相分离01 元素比例 8、要实现高压电系数,要实现高压电系数,晶体需处于纤晶体需处于纤锌矿锌矿(AlN)(AlN)和立方型和立方型(ScN)(ScN)之间的介之间的介稳态稳态,这需要,这需要精准控制精准控制AlAl和和ScSc的元的元素比例素比例03 晶粒扭曲异质外延生长的普遍缺陷,异质外延生长的普遍缺陷,掺杂掺杂钪结构更复杂,控制难度更大钪结构更复杂,控制难度更大4.4.项目创新性:项目创新性:元素比例精准控制与晶相稳定性控制元素比例精准控制与晶相稳定性控制钪掺杂相关技术被美国企业所垄断其钪掺杂相关技术被美国企业所垄断其难点在于薄膜生长过程中容易出现从纤锌矿结构到立方晶系盐石结构的相难点在于薄膜生长过程中容易出现从纤9、锌矿结构到立方晶系盐石结构的相变,变,薄膜晶相的稳定性难以控制薄膜晶相的稳定性难以控制 金属有机物化学气相沉金属有机物化学气相沉金属有机物化学气相沉金属有机物化学气相沉积法积法积法积法(MOCVD)(MOCVD)(MOCVD)(MOCVD)示意图示意图示意图示意图MOCVD反应过程由质量流量控制(由质量流量控制(Mass Flow Mass Flow ControlControl),可有效控制外延层中的有效控制外延层中的Al/ScAl/Sc比比例。例。ScSc前驱体选择前驱体选择反应器改造反应器改造精准控温精准控温DOEDOE工艺参数优化工艺参数优化精精晶体晶体质量高量高成本相成本相对低,易于10、与器件制造低,易于与器件制造结合合生生长速度速度较快快杂质含量更低含量更低掺杂浓度更可控度更可控MOCVD设备已成熟商用已成熟商用产品多品多样化:可根据客化:可根据客户需求,需求,提供基于不同基底的外延提供基于不同基底的外延提供基于不同基底的外延提供基于不同基底的外延产产品品品品,如硅,如硅,蓝宝石,氮化稼等宝石,氮化稼等4.4.项目创新性:项目创新性:改造改造MOCVDMOCVD和钪前驱体优选和钪前驱体优选产品优势产品优势产品优势产品优势手机射频前端滤波器基站滤波器滤波器在基站上的应用是帮助基站滤掉不需要的波段。5G5G周期的全球基周期的全球基站滤波器市场规模将达站滤波器市场规模将达600611、00亿美金亿美金射频前端是手机的核心器件,直接影响着手机的信号收发。滤波器是射频前端器件中增长最快的细分市场。滤波器是射频器件最重要部分,滤波器是射频器件最重要部分,约占整个射约占整个射频前端器件营收的频前端器件营收的66%66%,如右图:手机要实现 5G 全球通,需要支持支持 90 90 多个频段多个频段。一个频段通常需要两个滤波器,这意味着未来一部 5G 手机需要上百个滤波器百个滤波器,年市场年市场规模将从20182018年年的7575亿美元亿美元迅速上升至20232023年年的225225亿美元。亿美元。5.5.市场情况:市场情况:市场规模巨大、应用场景精准、关乎国家信息安全市场规模巨大12、应用场景精准、关乎国家信息安全6.6.商业模式与市场:商业模式与市场:为滤波器制造厂商提供氮化铝钪外延片为滤波器制造厂商提供氮化铝钪外延片手机手机滤波器滤波器基站基站滤波器滤波器客户客户下游客户及市场情况下游客户及市场情况华为中兴 爱立信诺基亚三星我们的产品我们的产品OUR PRODUCTOUR PRODUCT商业模式:商业模式:接受滤波器生产厂商定制,以硅、蓝宝石、碳化硅为基底,生产氮化铝钪外延产品制成手机滤波器和基站滤波器。国国内内客客户无锡好达电子 麦捷科技中芯宁波华为入股中芯国际国家集成电路产业基金国国外外客客户大富科技东山精密春兴精工武汉凡谷SAW:TDK-EPCOS Murata13、 太阳诱电BAW:博通 Qorvo全球82%市场份额全球87%市场份额国国内内客客户国国外外客客户CTSPARTRONSawnicsMuRata当钪含量超过30%时,掺钪氮化铝薄膜中会出现铁电开关行为,证实了氮化铝钪在铁电开关器件及设备氮化铝钪在铁电开关器件及设备中应用的巨大潜力。铁电存储具有非易失、低功耗、多读写次数、高存取速度、高密度、抗辐射等特性;铁电存储具有非易失、低功耗、多读写次数、高存取速度、高密度、抗辐射等特性;基于铁电晶体管为存储单元的铁电存储器,还具有结构简单、非破坏性独出、遵循集成电路比例缩小原则结构简单、非破坏性独出、遵循集成电路比例缩小原则的优点。铁电存储是优势明显、代14、表趋势的下一代存储优势明显、代表趋势的下一代存储,应用广泛、前景极为广阔应用广泛、前景极为广阔030201 铁电存储可以让设计者更快、更频繁地将数据写入非易失性存储器 典型应用:典型应用:仪表仪表 (电表、气表、水表、电表、气表、水表、流量表流量表)、RF/IDRF/ID、仪器、汽车黑匣子、仪器、汽车黑匣子、安全气袋、安全气袋、GPSGPS系统、系统、电力电网监控系统电力电网监控系统04 铁电存储通过实时存储数据帮助系统设计者解决了突然断电数据丢失的问题 典型应用:典型应用:影印机、影印机、打印机、工业控制、机打印机、工业控制、机顶盒顶盒 (Set-Top-Box)(Set-Top-Box)、15、网络设备(网络调制解网络设备(网络调制解调器)和大型家用电器调器)和大型家用电器 铁电存储在数据传递储存在其它存储器之前快速存储数据,信息从一个子系统非实时地传送到另一个子系统去 典型应用:典型应用:工业系工业系统、银行统、银行ATMATM、税控机、税控机、商业结算系统商业结算系统 (POS)(POS)、传真机,未来将应用于传真机,未来将应用于硬盘非易失性高速缓冲硬盘非易失性高速缓冲存储器存储器 铁电存储具有抗辐射特性 典型应用:典型应用:在航空在航空航天广泛应用航天广泛应用7.7.可拓展(未来)应用场景:可拓展(未来)应用场景:铁电存储器铁电存储器8.8.团队介绍:团队介绍:创始人创始人XX16、XX博士博士l美国堪萨斯州立大学化学工程博士、明尼苏达大学化学工程与材料系博士后l十余年金属氮化物合成表征经验,具备材料合成、设备搭建与控制、流体力材料合成、设备搭建与控制、流体力学控制、器件制备学控制、器件制备等全面的综合研发及应用能力全面的综合研发及应用能力010203工业化氮化铝多晶、体晶、外延工业化氮化铝多晶、体晶、外延的反应器设计,工艺条件,晶体表征,质量控制的反应器设计,工艺条件,晶体表征,质量控制卤素气相沉积(卤素气相沉积(HVPEHVPE)反应器设计(类)反应器设计(类MOCVDMOCVD)、安装、工艺优化、安装、工艺优化宽禁带半导体的生长、切割、研磨、抛光的生长、切割、研磨、17、抛光整套工艺流程和技术发表十余篇,包括JournalJournal ofof AppliedApplied PhysicsPhysics等重要相关美国专利重要相关美国专利(Off-Axis Silicon Carbide Substrates,US 20110220915 A1)获堪萨斯州立大学研究基金会创新奖8.8.团队介绍:联合创始人团队介绍:联合创始人刘军博士刘军博士 010203l北京航空航天大学电子信息工程学院教授北京航空航天大学电子信息工程学院教授/博导博导,深圳鹏城实验室双聘教授,吉林大学“长白山学者”特聘教授。依托国家级科研机构、顶顶级专家学者资源及科技创新能力级专家学者资源及18、科技创新能力,为本项目提供智力和平台支撑。l美国康涅狄格大学博士,武汉大学计算机学士。l主要研究方向为嵌入式传感器系统,声学传感器研制,定位导航系统研究方向为嵌入式传感器系统,声学传感器研制,定位导航系统研发等研发等方向。主持参与多项国家级科研项目,包括科技部、自然基金委、军科委等主要课题,发表多篇顶级论文。04l曾先后就职于阿尔卡特-朗讯-贝尔实验室,北电网络等世界500强企业,从事无线接入网、移动终端系统的研究开发,并担任过软件工程师,系统工程师,项目经理等职位,积累了丰富的工程经验和项目、团队管理经验。8.8.团队介绍:联合创始人、团队介绍:联合创始人、CEOCEO董春宇董春宇 010219、03l中国人民大学经济学硕士、美国哈特福德大学商学院会计与税硕士中国人民大学经济学硕士、美国哈特福德大学商学院会计与税硕士l上市公司高管、上市公司高管、5G&5G&物联网基金创始合伙人物联网基金创始合伙人,掌握政府、运营商、产业、资本等核心资源l丰富的企业管理实践及咨询经验,尤其擅长市场和销售市场和销售04l熟悉中、美、港等多地资本市场中、美、港等多地资本市场规则05l十余年中、美、港投资管理相关工作经验,成功参与投资的明星项目包括但不限于:l步长制药、喜马拉雅APP、中信建投、心医国际等01010202030304045 506060707已完成产品开发的详细设计,包括厂房设计方案厂房设计方20、案MOCVDMOCVD改造方案改造方案工艺参数设定(温度,流量,工艺参数设定(温度,流量,配比)配比)产品表征与质量控制方案产品表征与质量控制方案系统安全保障措施系统安全保障措施专利部署:申请国内发明专利专利部署:申请国内发明专利9.9.技术壁垒:技术壁垒:详尽可行的开发方案详尽可行的开发方案10.10.融资计划:融资计划:主要用于建立主要用于建立MOCVDMOCVD外延生产工厂外延生产工厂l融资计划:融资计划:估值:估值:投后估值2亿元,出让10-15%股权融资额度:融资额度:2000万意向投资机构:意向投资机构:北京兴路投资管理有限公司等l人才奖励及补贴:人才奖励及补贴:拟申请政府各项人才21、奖励、厂房优惠、设备支持等1000万元l投资计划:投资计划:3000万元,其中硬件硬件12001200万元、厂房万元、厂房500500万元、研发万元、研发700700万元、运营管理万元、运营管理200200万元、市场万元、市场400400万元万元与投资机构签订的投资意向书与投资机构签订的投资意向书10.10.融资计划:融资计划:硬件需求及预算硬件需求及预算11.11.项目计划:长三角地区项目计划:长三角地区政策优势人力资源优势产业集群优势地理位置优势 地理位置优势地理位置优势地理位置优势地理位置优势:研发、生产测试交通便捷生活舒适 产业集群优势产业集群优势产业集群优势产业集群优势:芯片制造业集22、中材料制造产业集中 人力资源优势人力资源优势人力资源优势人力资源优势:高校、研究机构院士工作站、博士后工作站 政策优势政策优势政策优势政策优势:优厚的高层次人才引进政策高学历人才安顿政策企业发展有利优惠政策资金优势 资金优势资金优势资金优势资金优势:政府人才奖励、补贴等政府产业基金支持产业及财务投资人建议项目已获得机构投资人资金及场地(含产线)支持意向项目已获得机构投资人资金及场地(含产线)支持意向TSTS项目已被列入项目已被列入985985高校前沿技术研究院研发计划(高校前沿技术研究院研发计划(20002000万)万)11.11.一期目标:一期目标:建立建立MOCVDMOCVD外延生产工厂外23、延生产工厂 建设万级/千级洁净实验室共计2000平方,并配备相关的机电、特气、纯水等基础设施。基础建设完成后,平台将成为具备世界一流水平的先进半导体薄膜材料研发生产基地,具备先进半导体材料生长和制造工艺的研发和量产能力。外延区辅助气房备件间成品间表征间成为成为AlScNAlScN外延材料外延材料及器件及器件的国际一流供应商的国际一流供应商发展规划发展规划PLANPLAN2022.10人员资金到位2023.02MOCVD生产线组建2023.05外延片量产2023.08SAW滤波器样品2023.12HEMT样品高电子通量二极管2024.04外延生产线产能扩大 预计至预计至预计至预计至202420224、420242024年年年年11111111月月月月 (18(18(18(18个月)个月)个月)个月)实现实现实现实现AlScNAlScNAlScNAlScN外延片量产外延片量产外延片量产外延片量产 实现实现实现实现AlScN-GaNAlScN-GaNAlScN-GaNAlScN-GaN SAWSAWSAWSAW样品样品样品样品 实现实现实现实现AlScN-GaNAlScN-GaNAlScN-GaNAlScN-GaN HEMTHEMTHEMTHEMT样品样品样品样品 完成相关产品的专利布局完成相关产品的专利布局完成相关产品的专利布局完成相关产品的专利布局 寻求战略合作伙伴,寻找新寻求战略合作伙伴25、,寻找新寻求战略合作伙伴,寻找新寻求战略合作伙伴,寻找新的市场应用的市场应用的市场应用的市场应用2024.0411.11.项目落地计划:项目落地计划:一期产品规划一期产品规划12.12.经济效益估算:经济效益估算:一期年产值一期年产值2250950022509500万万/每条生产线每条生产线01市场容市场容量量仅仅仅仅以以以以手机滤波器手机滤波器手机滤波器手机滤波器产品为例产品为例产品为例产品为例,不含基站滤波器及铁电器件,不含基站滤波器及铁电器件,不含基站滤波器及铁电器件,不含基站滤波器及铁电器件1台标准化MOCVD:8片(d=6in/150mm)/次、手机滤波器尺寸1.1mm*0.9mm、26、run time=1h/次*(8-16)次/天、成品率按64%计算,则每条产线产能为750,000-1,500,000片(个滤波器材料),如按300天/年运行计算,年产能为2.25-4.5亿片02产能产能03产值产值如出厂价按0.1-0.2元/片计算,每条产线产值为每条产线产值为22502250万元万元-9000-9000万元万元/年年利润率按30%、税收按利润的15%估算,每条产线利税为每条产线利税为100-400100-400万元万元/年年20202020年全球智能手机出货量为年全球智能手机出货量为12.612.6亿台亿台,如2021年以后仍保持不变,按每部手机包含100个滤波器计算,则仅27、手机滤波器市场容量为1260亿个/年04利税预利税预测测感感谢聆听聆听创新新驱动材料材料强国国一代材料一代材料 一代技术一代技术 一代装备一代装备材料材料!不落美、德、日等科技大国之后,聚焦关键基础材料的市场化应用,打破关键材料的国际技术封锁和垄断,打破关键材料的国际技术封锁和垄断,加快实现国产新材料产品替代进口加快实现国产新材料产品替代进口、填补空白,进而稳定供应器件器件!通过改善压电材料的改善压电材料的质量,提高材料性能及相关质量,提高材料性能及相关电子器件效率电子器件效率,使国产器件不再被国际技术“卡脖子”产业链产业链!为实现国家战略新兴产业链协同突破产业链协同突破做出贡献!仅限2022 HICOOL 创业大赛使用,禁止传播通过材料创新,填补国内技术空白,5G射频芯片不再被“卡脖子”