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韩国于2024年8月发布了《半导体未来技术分阶段执行方案(路线图)升级计划》(以下称升级计划)。韩国此前于2022年发布《半导体超强国计划》,并于2023年4月推出了《半导体未来技术路线图》(以下简称路线图),该路线图作为韩国未来10年的半导体核心技术的战略保障计划,旨在把握半导体技术重点研究和投资方向,为企业创新战略提供参考,为政府中长期研发支持提供指导,帮助韩国在存储器技术、晶圆代工等领域确立国际领先优势,在系统半导体等领域实现突破。2023年,韩国在半导体领域的公共政策资金投入约5635亿韩元(约30亿人民币),半导体销售额占研发投入的比重为8.1%(美国为16.9%,中国为12.7%,日本为11.5%)。
此次的《升级计划》则是为了进一步适应半导体技术趋势的新变化,随着半导体器件小型化和存储器高集成化持续加速,人工智能新服务及相关半导体多样化需求的出现,高带宽存储器(HBM)先进封装技术加速发展,半导体超精细工艺技术竞争等技术环境的变化,半导体器件小型化、系统半导体、先进封装等领域的重要性不断凸显,通过《升级计划》对这些领域的原有路线图进行加强和补充。
韩国此前成立了专门的产学研专家团队,根据半导体器件、设计、工艺三大领域确定了覆盖9大细分领域、45个核心技术、79个细分技术的《路线图》。此次《升级计划》则在原有核心技术基础上新增了14项技术,因而升级版路线图包括了11个细分领域,核心技术总数达59项,涵盖包括新型存储器、人工智能半导体、6G通信半导体、核心工艺等多个关键技术领域。其中,新型存储器和下一代器件核心技术从10项增加至19项,用于人工智能、6G通信、电力、汽车的半导体设计核心技术从24项增加至26项,用于超小型化和先进封装的加工核心技术从11项增加至14项。
韩国政府表示未来还将继续优化《半导体未来技术分阶段执行方案(路线图)》,并将其作为推动未来半导体政策和项目编制的重要工具,还将进一步推动政产学研紧密合作,汇聚国家半导体研发力量,确保韩国的半导体技术能在全球占据领先地位。据悉,韩国还计划进一步研究应对半导体器件超小型化的下一代新器件发展方案。
表:韩国半导体未来技术路线图的变化
| 2023年路线图 | 环境变量 | 2024年路线图升级版 |
器件 | 战略目标:开发DRAM/NAND FLASH级别的新型存储器及下一代器件 | 全球晶圆厂的器件小型化及存储器高集成化加速 | 战略目标:为保持半导体领先优势,开发下一代A级器件核心领先技术 |
技术(共10大技术): ①铁电器件(5) ②磁性器件(2) ③忆阻器(3) | 技术(共19大技术) ①铁电器件(6) ②磁性器件(3) ③忆阻器(4) ④3D堆叠/阵列(3) ⑤垂直半导体器件(3) | ||
设计 | 战略目标:掌握AI、6G、电力、汽车用半导体设计领域核心源泉技术 | 基于AI的新服务创新及需求多样化的半导体市场 | 战略目标:通过4大核心半导体设计技术,创新开拓系统半导体新市场 |
技术(共24大技术): ①AI半导体(5) ②6G移动通信半导体(6) ③功率半导体(6) ④汽车半导体(7) | 技术(共26大技术): ①AI半导体(6) ②6G移动通信半导体(7) ③功率半导体(6) ④汽车半导体(7) | ||
制造工艺 | 战略目标:掌握工程前端工艺及后端工艺领域核心技术,实现材料、设备、工艺自给自足 | 高带宽存储器(HBM)推动的先进封装加速及超小型工艺技术竞争 | 战略目标:掌握半导体工艺核心技术,推动材料、设备及工艺技术升级 |
技术(共11大技术): ①前端工艺(7) ②后端工艺(4) | 技术(共14大技术): ①前端工艺(8) ②后端工艺(6) |
表:韩国半导体未来技术路线图核心技术(共59个)
| 编号 | 半导体核心技术 | 技术的英文表述 |
器件 | 1 | 铁电材料 | Ferroelectric Materials |
2 | 铁电随机存取存储器(FeRAM),铁电电容器 | FeRAM,Ferroelectric Capacitor | |
3 | 铁电场效应晶体管(FE - FET)、负电容场效应晶体管(NC-FET)器件 | FE-FET,NC-FET | |
4 | FTJ(铁电隧穿结)器件 | FTJ | |
5 | 铁电计算 | Computing by Ferroelectrics | |
6 | 高级计算 | Advanced Computing | |
7 | 磁性材料 | Magnetic Materials | |
8 | MRAM(磁阻随机存取存储器)(SOT/STT/VCMA) | MRAM (SOT/STT/VCMA) | |
9 | MTJ(磁隧道结)计算 | Computing by MTJ | |
10 | PRAM(相变存储)材料与计算 | PRAM Materials and Computing | |
11 | RRAM(阻变存储)材料与计算 | RRAM Materials and Computing | |
12 | CTM(电荷转移存储)材料与计算 | CTM Materials and Computing | |
13 | 高级忆阻器及计算 | Advanced Memristor and Computing | |
14 | CFET(互补场效应晶体管)器件 | CFET Device | |
15 | CFET(互补场效应晶体管)互连 | CFET Interconnection | |
16 | CFET(互补场效应晶体管)工艺 | CFET Process | |
17 | 3D电阻存储阵列 | 3D Resistive Memory Array | |
18 | 3D电荷存储阵列 | 3D Charge based Memory Array | |
19 | M3D(单片3D)集成 | M3D Integration | |
设计 | 20 | 千万亿次级超级计算 | Peta scale Supercomputing |
21 | 先进封装存内处理(PIM) | Advanced Packaging PIM | |
22 | 基于下一代内存的CIM(存内计算) | CIM by Next Generation Memory | |
23 | 基于尖峰神经网络(SNN)的神经形态处理器 | Neuromorphic Processor by SNN | |
24 | 新一代通信6G用AI半导体技术 | AI semiconductor technology for the next generation of communications 6G | |
25 | AI波束形成芯片(CMOS) | AI Beam Forming Chips(CMOS) | |
26 | 电子设计自动化(EDA)/系统软件 | EDA/System SW | |
27 | 硅绝缘体前端模块(CMOS) | SOI FEM(CMOS) | |
28 | 无线集成电路(CMOS) | Wireless IC(CMOS) | |
29 | 氮化镓高电子迁移率晶体管(化合物) | Gan HEMT((Compound) | |
30 | 先进功能芯片 | Advanced Functional CHIP(CMOS) | |
31 | 双极-场效应晶体管(化合物) | Bi-FET (Compound) | |
32 | 光学收发器引擎技术 | Optical TRx Engine | |
33 | 功率转换模块 | Power conversion module | |
34 | IC技术 | IC technology | |
35 | 功率半导体器件 | power semiconductor component | |
36 | 功率半导体材料 | Power Semiconductor material | |
37 | 功率半导体建模 | Power Semiconductor modeling | |
38 | 功率半导体可靠性 | Power Semiconductor | |
39 | AP(应用处理器) | AP (Application Processor) | |
40 | MCU(微控制器单元) | MCU (Microcontroller Unit) | |
41 | 照相感测器 | Camera Sensor | |
42 | RADAR(雷达)感测器 | RADAR Sensor | |
43 | LIDAR(激光雷达)感测器 | LIDAR Sensor | |
44 | 电力管理 | Power Management | |
45 | 有线、无线通信 | Wire & Wireless Communication | |
工艺 | 46 | 功率器件单晶MOCVD | Single Crystal MOCVD for Power Device |
47 | 高吞吐量设备技术 | High Throughput Equipment Technology | |
48 | 低温工艺 | Cryogenic Process | |
49 | 高级蚀刻工艺 | Advanced Etching Process | |
50 | 原子层控制刻蚀工艺 | Atomic Layer Control Etching Process | |
51 | 高介电常数材料 | High-k Dielectric | |
52 | 低电阻材料 | Low Resistance Materials | |
53 | 钨化学机械抛光及浆料 | Tungsten CMP &Slurry | |
54 | 异质集成 | Heterogeneous Integration | |
55 | 3D封装 | 3D packaging | |
56 | 扇出晶圆级封装 | FO-WLP | |
57 | 高热导封装 | High heat Conductivity Packaging | |
58 | 高级中介层 | Advanced Interposer | |
59 | 光学封装 | Optical Packaging |
参考文献:
1. 韩国科学技术情报通信部. 半导体未来技术路线图(반도체 미래기술 로드맵) https://doc.msit.go.kr/SynapDocViewServer/viewer/doc.html?key=05d942f26f3b43c9826ffecc59050b63&convType=html&convLocale=ko_KR&contextPath=/SynapDocViewServer/
2. 韩国科学技术情报通信部. 半导体未来技术分阶段执行方案(路线图)升级计划(반도체 미래기술 단계별 이행안(로드맵) 고도화)https://doc.msit.go.kr/SynapDocViewServer/viewer/doc.html?key=4dc70f5456eb4259a1200aa1f4b4d980&convType=html&convLocale=ko_KR&contextPath=/SynapDocViewServer/