日本电子零件大厂京瓷(Kyocera)宣布将扩大半导体产业投资,预计在2023-2026 年3 月的三个财年内,将总资本投资和研发支出增加至1.3 兆日元(约98 亿美元),用于建设制造设施和半导体相关产品开发;和截至2023 年3 月的前三年投资金额相比,大约增加了两倍。
京瓷将扩大半导体生产及相关业务投资,为了筹措资金,这间日本电子零件大厂还首次质押KDDI 电信公司的股票作为抵押品,同时借款高达1 兆日元。京瓷持有KDDI 15%的已发行股份,市值约为1.35万亿日元。控股权可以追溯到京瓷创始人 Kazuo Inamori 于 1984 年推出 Daini-Denden,即现在的 KDDI。
KDDI 股票以前从未被质押过,但该公司将在截至 2023 年 3 月的当前财政年度开始借款,到 2026 年 3 月结束的财政年度将借款数额增加到最高 5000 亿日元。
京瓷预计芯片市场将在中期扩大,因此在保持无债务管理政策的情况下,将积极投资包括陶瓷元件在内半导体领域;为此,京瓷资本支出预计将高达9,000 亿日元,约比过去3 年翻倍,而研发支出则增加至4,000 亿日元,成长约60%。
在日本南部的鹿儿岛县,京瓷正投资约 600 亿日元建设一个新的半导体封装生产设施。自京都 Ayabe 工厂开始运营以来,该公司正在长崎建设大约 20 年来的第一家新国内工厂。谷本表示,公司计划“投资高达 1000 亿日元生产陶瓷元件和半导体封装”,新工厂将于 2026 年开始运营。该地区靠近索尼集团等其他芯片工厂,并靠近高速公路交汇处和其他交通基础设施。
与此同时,京瓷正在越南扩建生产多功能机器和石英组件的工厂。
京瓷开发了一种薄膜工艺技术,用于制造用于 GaN 基微光源(边长小于 100 微米的光源)的硅基板。示例包括短腔激光器和微型 LED。
由于它们具有关键的性能优势,例如更高的清晰度、更小的尺寸和更轻的重量,微光源被认为是下一代汽车显示器、可穿戴智能眼镜、通信设备和医疗设备必不可少的。
到 2026 年,仅 Micro-LED 芯片的市场就有望达到 27 亿美元——复合年增长率约为 241%。基于 GaN 的光源设备,包括 micro-LED 和激光,通常是在蓝宝石和 GaN 衬底上制造的。
传统工艺包括通过在受控气体气氛中将其加热到高温(1,000 摄氏度或更高),直接在蓝宝石衬底上形成用于光源的薄 GaN 器件层。
然后必须从衬底上移除或“剥离”器件层,以创建基于 GaN 的微光源器件。
尽管对更小设备的需求不断增加,但三个独立的挑战威胁着该工艺在不久的将来实现小型化目标的能力:
1.器件层剥离困难
在微型 LED 的情况下,当前的工艺需要困难的步骤才能将器件层划分为基板上的单个光源;然后,将器件层与基板分离(或“剥离”)。随着设备变得越来越小,这种剥离过程的技术挑战可能导致无法接受的低产量。
2.缺陷密度高,质量不稳定
微光源的制造也存在问题,因为器件层必须沉积在蓝宝石、硅或其他晶体结构与器件层不同的材料上。这造成了高缺陷密度和固有的质量控制挑战。
3.制造成本高
GaN 和蓝宝石衬底是非常昂贵的材料。尽管硅衬底的成本低于蓝宝石,但将器件层与硅衬底分离却极为困难。
京瓷公司在日本京都的先进材料和器件研究所成功开发了新工艺技术。首先,在硅衬底上生长 GaN 层,这种衬底可以低成本大批量生产。然后用中心有开口的非生长材料掩蔽 GaN 层。之后,当在 Si 衬底上形成 GaN 层时,GaN 核会在掩模的开口上方生长。
GaN层是生长核,在生长初期缺陷较多;但是通过横向形成 GaN 层,可以创建具有低缺陷密度的高质量 GaN 层,并且可以从 GaN 层的这个低缺陷区域成功制造器件。
京瓷新工艺的优势
1.更容易剥离 GaN 器件层
用不生长的材料掩蔽 GaN 层可以抑制 Si 衬底和 GaN 层之间的结合,从而大大简化剥离过程。
2.具有低缺陷密度的高质量 GaN 器件层
由于 Kyocera 的工艺可以在比以前更广的区域沉积低缺陷 GaN,因此可以一致地制造高质量的器件层。
3.降低制造成本
京瓷的新方法促进了 GaN 器件层与相对便宜的 Si 衬底的成功和可靠分离,这将大大降低制造成本。自动驾驶将对更亮、更清晰、更节能、更透明和更低成本的显示器产生需求。正在开发智能眼镜和其他产品,以通过 VR 中的虚拟世界和 AR 中的“去智能手机”来促进虚拟空间的创建。
传统的 AR 半导体激光器已经小型化到长度只有 300 微米,而京瓷是世界上第一个达到 100 微米尺寸的公司。
它可以通过开发一种全新的生产工艺来实现这种尺寸,该工艺是切割方法的演变。这种所谓的“新型切割方法”可使尺寸减小约 67%,并有助于最大限度地降低功耗。具有较低功耗的半导体激光器可以减小电池的尺寸和重量,从而提高适配性。京瓷将提供广泛的平台、基板和工艺技术,以在不久的将来将高质量、低成本的微光源推向市场。
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