Photonics21 | 12吋晶圆技术在光电子制造中的应用

逍遥设计自动化

引言
6 X% S1 _' s* k  S  x光电子技术行业正处于向12吋晶圆技术转型的关键时期，这种转型对于保持竞争力、提升性能和满足不断增长的市场需求具有重要意义。这种转型对微测辐射热计成像器和光电子集成芯片尤为重要，因为这些产品需要先进的制造能力来实现更高性能和更低成本。本文探讨了这一技术转型的主要方面及其对行业的影响[1]。
  Q; \$ z5 B$ u: V% H2 L3 C1 Y# t
市场驱动因素和技术要求
  M# |# Z0 M3 [5 @) x. p全球光电子市场正经历重大变化，2005年至2022年间，欧洲的市场份额从19%下降到15%，而中国的份额从10%增长到32%。这种变化突显了欧洲制造能力在技术进步方面的紧迫性。

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9 _0 c( [2 T& N0 L( m+ h图1显示了2005年至2022年全球光电子行业市场份额的变化，突出显示了欧洲市场地位的下降。
7 Y- ^5 t7 [, d1 {6 M$ s" [
需要300毫米技术的主要市场领域包括：
移动性：激光雷达、摄像头和光学传感器
工业4.0：过程光谱和成像系统
  }% X! W" I9 y4 b) @电信：先进光学器件
国防与安全：夜视和监控系统
9 p5 o2 q3 M; T5 {大型仪器和空间应用
/ b9 b; J+ b: d% e% `* S; N; x测量仪器和光学测量
[/ol]
( g1 ~$ ]- R1 H300毫米技术的制造优势
转向300毫米晶圆技术具有以下显著优势：

1. 性能提升

更好的晶圆均匀性

改进的关键尺寸控制

先进的光刻能力

更优的工艺控制
% X7 m5 ], g3 V
+ _4 v$ I: v" m. h2. 成本效益

降低晶圆处理成本

每片晶圆产量更高

提高良率

更有效利用制造空间
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图2展示了ST在300毫米晶圆上可见光成像技术的进步，显示了制造能力的发展。
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应用和市场影响
1. 微测辐射热计成像器
) r! }1 w% z! H! q: X, U5 q汽车领域为微测辐射热计成像器提供了重要的增长机会，特别是在先进驾驶辅助系统(ADAS)和夜视应用方面。

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1 g2 x) ~, o* B* }5 ]6 l图3显示了热自动紧急制动(AEB)系统采用率和相应市场容量的预计增长。

2. 光电子集成芯片
光电子集成芯片市场正在快速增长，主要由数据中心、电信和新兴量子技术应用推动。
& R- L* x& V* l! o% V

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" @2 j8 ?9 _1 E. d; h- f图4说明了2021年至2028年300毫米绝缘体上硅(SOI)晶圆需求的预计增长。

制造工具和基础设施
  o2 D5 v" R, O转向300毫米技术需要专门的制造工具，特别是在两个关键领域：
1. 外延工具
分子束外延(MBE)
. S) ^+ [* j9 g  A; `, V1 j化学束外延(CBE)
先进材料沉积能力

$ R4 D8 Y. n1 ^, q: Z+ i( w2. 晶圆级测试
自动测试系统
光电测量能力
1 b- ^0 {7 i5 |先进探针台

, W3 Q! H; t% ?7 q( E+ A. W

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图5显示了全球晶圆测试服务市场的区域分布。
  N1 [' G( o- N0 k/ o3 ^
  }+ T8 R8 k0 K2 _( {7 R/ i5 V经济影响和就业创造
预计300毫米技术转型将带来显著的经济效益：
+ @3 K$ y+ p" c6 r到2028/2029年，欧洲公司在微测辐射热计成像器、光电子集成芯片和相关工具方面的销售额预计达到18亿欧元
( q) `) F5 O  c! M5 O* O2 [在欧洲创造7,300个直接就业岗位
额外的间接就业机会
增强欧洲技术主权
[/ol]

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, m* v# T% v& r4 {图6显示了半导体制造设备市场按主要工艺类别的分布。

结论
向300毫米晶圆技术的转型对欧洲光电子行业保持竞争优势和技术领先地位具有重要意义。需要在基础设施、工具和劳动力发展方面进行大量投资，但在市场增长、就业创造和技术进步方面的潜在回报使其成为必要的战略举措。这一转型的成功将使欧洲在先进光电子制造领域处于领先地位，并确保其在关键领域的技术主权。

参考文献
1 C" K: K/ [) W[1] Photonics21 and AENEAS, "300 mm Photonics White Paper," Nov. 2024.

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; Y* G2 s( o. s6 B4 B深圳逍遥科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家专注于半导体芯片设计自动化（EDA）的高科技软件公司。我们自主开发特色工艺芯片设计和仿真软件，提供成熟的设计解决方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分别针对光电芯片、微机电系统、超透镜的设计与仿真。我们提供特色工艺的半导体芯片集成电路版图、IP和PDK工程服务，广泛服务于光通讯、光计算、光量子通信和微纳光子器件领域的头部客户。逍遥科技与国内外晶圆代工厂及硅光/MEMS中试线合作，推动特色工艺半导体产业链发展，致力于为客户提供前沿技术与服务。
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