Der rasante KI-Boom wirbelt die Halbleiterbranche auf.

Der Ausbruch der KI-Rechenleistung verändert die Nachfragelogik der globalen Halbleiterindustrie grundlegend. Die Kosten für die Iteration fortschrittlicher Fertigungsverfahren steigen stetig an, und die heterogene Chiplet-Integration sowie fortschrittliche Verpackungstechnologien sind zu Schlüsseltechnologien für die Leistungssteigerung von Rechenleistungschips geworden. Große KI-Modelle treiben den groß angelegten Aufbau intelligenter Recheninfrastrukturen voran, und die Weiterentwicklung der Stromversorgungsarchitektur, Hochgeschwindigkeitsverbindungen und hochdichten Integration zwingen die vorgelagerten Komponenten und Geräte zur gleichzeitigen Iteration. Die inländische Halbleiterindustrie hat auch die Phase der Prototypenentwicklung hinter sich gelassen, und zahlreiche neue Produkte zielen auf die Massenproduktion und die Einführung bei Kunden ab.

Am 14. Oktober wurde die 2026 Bay Core Expo in Shenzhen offiziell eröffnet. Die Ausstellungsfläche dieser Messe übersteigt 70.000 Quadratmeter, und sie bringt mehr als tausend hochwertige Unternehmen aus der gesamten Industriekette aus über 20 Ländern und Regionen der Welt zusammen. Sie deckt vier Kernbereiche ab: Waferfertigung, Verbindungshalbleiter, fortschrittliche Verpackung und IC-Design sowie KI-Infrastruktur, wobei mehrere neue Technologien und Produkte erstmals weltweit vorgestellt werden. Im gesamten Verlauf der Messe ist KI die gemeinsame Ausrichtung aller Produktlinien auf dieser Ausstellung.

Stromversorgung ist die Infrastruktur der Rechenleistung, und Leistungshalbleiter schlagen zuerst neue Wege ein

Auf dieser Bay Core Expo konzentrieren sich die Exponate der Leistungshalbleiterhersteller weiterhin auf ausgereifte und marktreife Anwendungsrichtungen. Hauptantriebe für Elektrofahrzeuge, fahrzeuginterne Stromversorgungen, Photovoltaik und Energiespeicher sowie industrielle Stromversorgungen sind nach wie vor die Hauptbereiche der Exponate. Eine große Anzahl von fahrzeugspezifischen SiC-MOSFETs und Leistungsmodulen wird für die Massenproduktion ausgeliefert, und industrielle Breitbandlückenkomponenten haben ebenfalls die Iteration mehrerer Spezifikationen abgeschlossen, während die inländische Markteinführung in traditionellen Anwendungsbereichen stetig voranschreitet. Darunter hat Founder Microelectronics das SiC-DIP32-Leistungsmodul auf den Markt gebracht, das erstmals die beiden Produkte 1200V 35mΩ und 1200V 60mΩ vorstellt. Es ist mit selbst entwickelten fahrzeugspezifischen Chips ausgestattet und hat den 3000-stündigen Zuverlässigkeitstest bestanden. Es verfügt über eine hohe Spannungsfestigkeitsreserve und ist beständig gegen Hochspannungsstöße; die Parameterdrift bei hohen Temperaturen ist gering und die Leistung ist stabil. Das standardisierte Integrationsschema kann die Verkabelung und Inbetriebnahme reduzieren und bietet eine kompakte und zuverlässige SiC-Leistungslösung für die kleinen drei elektrischen Systeme im Fahrzeug.

Gleichzeitig ist die neue Marktnachfrage, die durch die KI-Rechenleistungsinfrastruktur entsteht, zu einer neuen Variablen geworden, der die Branche große Aufmerksamkeit schenkt. Mehrere ausstellende Unternehmen stellen die Stromversorgungslösungen für Rechenzentren in den Mittelpunkt ihrer Stände, und der Feststofftransformator (SST) ist zu einem häufig vorkommenden technischen Stichwort geworden.

Um das Anwendungsszenario von KI-Rechenzentren anzupassen, hat Yangtze Optical Fibre Advanced auf Basis des bereits ausgereift massenproduzierten PG4E-Chips Einzelrohrserien sowie die spezialisierten Modulprodukte EZ2C und EZ3C eingeführt, die den Betriebswirkungsgrad der Serverstromversorgung effektiv verbessern und die gesamten Stromkosten senken. Das Unternehmen zeigt gleichzeitig sein technisches Layout für verschiedene Anwendungsszenarien in der KI-Stromversorgung und bietet SiC-Einzelrohre und modulare Verpackungslösungen von 650V bis 3300V an, die mit harten Schaltvorgängen, weichen Schaltvorgängen und Resonanztopologien kompatibel sind. Laut den Mitarbeitern vor Ort erreicht der SST nach der Verwendung von SiC-MOSFETs eine Betriebsfrequenz von 50 kHz bis 100 kHz, die weit über der Betriebsfrequenz herkömmlicher IGBTs liegt. Eine höhere Betriebsfrequenz kann das Volumen des Transformators stark reduzieren. Darüber hinaus hat das SiC-MOSFET bei gleicher Hochspannungsspezifikation einen niedrigeren Leitwiderstand, der Hochfrequenzbetriebsverlust wird erheblich reduziert, es ist keine Konfiguration von Hochleistungs-Kühlkomponenten erforderlich, und die Systemansprechgeschwindigkeit wird weiter verbessert. Obwohl GaN-Komponenten, die ebenfalls zu den Halbleitern der dritten Generation gehören, über hervorragende Hochfrequenzeigenschaften verfügen, decken ausgereifte kommerzielle Produkte hauptsächlich den Spannungsbereich unter 650V ab, und die Zuverlässigkeit bei Hochspannungsbetrieb über 1200V ist unzureichend, sodass sie die Anforderungen für Hochspannungsszenarien nicht erfüllen können.

Neben dem SST ist während der Weiterentwicklung der Hochspannungs-Gleichstromarchitektur von KI-Rechenzentren der Feststoffschalter, der an die 800V-Gleichstromarchitektur angepasst ist, ebenfalls ein wichtiger Forschungsbereich der Branche. Herkömmliche mechanische Schalter lassen sich auf der Gleichstromseite nur schwer trennen, während Feststoffschalter mit Halbleiterkomponenten eine Abschaltung im Mikrosekundenbereich realisieren können. NVIDIA hat in ihrem Weißbuch zur 800V-Gleichstromarchitektur ausdrücklich empfohlen, Feststoffschalter für den Schutz von Stromverteilkreisen zu verwenden. Der Hauptschalter des Feststoffschalters erfordert, dass die Komponente im Normalzustand leitend ist, im Fehlerfall schnell abschaltet und großen Stromstößen standhält – genau dies ist der Fähigkeitsbereich des normal leitenden Siliziumkarbid-JFET: Er leitet bei Nullvorspannung am Gate und eignet sich für die langfristige Übertragung des Hauptstroms. Sein spezifischer Leitwiderstand beträgt etwa die Hälfte des eines MOSFET gleicher Spezifikation, und der Leitverlust liegt nahe bei dem eines mechanischen Schalters. Die Volumenleitungstruktur und die Lawineneigenschaften sorgen für eine bessere Robustheit gegenüber Überlastung und Kurzschlussstößen.

Auf dieser Messe stellte Zhixin Microelectronics eine Reihe von SiC-JFET-Produktlösungen vor, die mehrere Spezifikationen umfassen: 650V (Leitwiderstand 20mΩ, 140mΩ, 1000mΩ) und 1200V (Leitwiderstand 3,6mΩ, 40mΩ, 260mΩ). Derzeit wurde diese Produktreihe auf der 8-Zoll-G4-Prozessplattform massenproduziert. Laut Mitarbeitern ist Zhixin Microelectronics das erste Unternehmen im Inland und das dritte weltweit, das über die Fähigkeit zur Massenproduktion von Siliziumkarbid mit JFET-Struktur verfügt. Zuvor verfügten weltweit nur ON Semiconductor und Infineon über entsprechende Massenproduktionskapazitäten, wobei ON Semiconductor über das vollständigste Produktportfolio verfügt. Zhixin Microelectronics gab an, dass der Innenwiderstand der von dem Unternehmen eingeführten JFET-Produkte bis auf 3,6 mΩ sinkt, was weltweit einzigartig ist, während der Innenwiderstand ähnlicher ausländischer Produkte im Allgemeinen im Bereich von 20-40mΩ liegt. Vor Ort wurde bekannt, dass auch andere inländische Siliziumkarbid-Hersteller mit der Forschung und Entwicklung sowie dem Layout für die Massenproduktion von JFET-Komponenten begonnen haben, und es wird erwartet, dass 2027 weitere inländische Produkte auf den Markt kommen.

Die Umsetzung der Massenproduktion wird durch die Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Hintergrund gestützt. Für zukunftsweisende Komponenten konzentrieren sich die Unternehmen auf die Überprüfung von Proben und Massenproduktion, während die Probleme bei grundlegenden Prozessen, Materialien und Zuverlässigkeit vollständig von öffentlichen Forschungsplattformen übernommen werden können. Auf dieser Bay Core Expo zeigte das Shenzhen Pinghu-Labor die Fähigkeiten seiner Plattformen für Materialepitaxie, des Pilotzentrums und des Analyse- und Prüfzentrums. Das Labor hat eine Pilotplattform ohne Schwermetallverschmutzung aufgebaut, die den gesamten vorderen Prozessablauf für 8-Zoll-Nicht-Silizium-Halbleiter ohne Schwermetalle wie Gold, Silber und Kupfer abschließen kann, und schafft die notwendigen Bedingungen für die Pilotforschung und -entwicklung von leistungsstarken, hochzuverlässigen Leistungskomponenten und Nicht-Silizium-Integrierten Schaltkreisen.

Halbleitergeräte zielen auf die Bereiche fortschrittliche Verfahren, fortschrittliche Verpackung und Speicherung ab

Die durch KI verursachte industrielle Revolution wirkt sich nicht nur auf die Chipprodukte selbst aus. Das anhaltende Wachstum des Lieferumfangs von Rechenleistungschips führt direkt zur gleichzeitigen Erweiterung der Produktionskapazitäten für Waferfertigung, Speicherung und fortschrittliche Verpackung. Der Aufbau von Produktionslinien geht voraus, der Gerätekauf wird zur ersten Investition bei der Produktionserweiterung, und der Gerätebereich ist auch der Teil der Industriekette, der die KI-Nachfrage am direktesten aufnimmt. Auf dieser Bay Core Expo wurden mehrere neue Halbleitergeräte vorgestellt.

Hua Hai Qingke hat den Mittelstrom-Ionenimplantator IHQ-900E veröffentlicht. Laut Angaben ist dieses Produkt der erste inländische Mittelstrom-Ionenimplantator, dessen Leistung ausländische Konkurrenzprodukte übertrifft. Es ist in einigen wichtigen Indikatoren wie Dosisgleichmäßigkeit, Winkel, Dosisrate, Strahlstrom und Wafer pro Stunde den ausländischen Konkurrenzprodukten überlegen. Es ist mit einer selbst entwickelten Softwareplattform von Huahai Qingke ausgestattet, der Inlandsanteil des gesamten Geräts beträgt 95,6 %, und es wird erwartet, dass 2027 eine vollständige Inlandsproduktion erreicht wird.

SEARI Equipment hat die Mess- und Prüfgeräteserie Venus 6 für fortschrittliche Verpackungen veröffentlicht – das erste inländische Gerät, das gleichzeitig mehrstufige synchrone Messungen und Prüfungen für die fortschrittliche Halbleiterverpackungstechnologie TGV (Glasdurchkontaktierung) und RDL (Umverteilungsschicht) auf großformatigen Glassubstraten durchführen kann. Das Produkt verfügt über eine integrierte Technologie für multimodale synchrone Prüfungen und unterstützt verschiedene Erweiterungsfunktionen (kompatibel mit panel- und waferebenen Substraten, 3D-Formmessung, Infrarot-Bildgebungsprüfung).

Micro-Nano Technology hat die neue iMagtron-Serie von Magnetron-Sputter-Systemen (PVD) und spezielle ALD-Geräte für den Ru-Dünnfilmprozess eingeführt, wodurch die vollständige Abdeckung der drei Hauptdünnfilmabscheidungstechnologien ALD, CVD und PVD erreicht wird. Die Geräte der iMagtron-Serie von Magnetron-Sputter-Systemen haben ein kompakteres Gesamtdesign (ca. 10 % kleiner) und bieten ausreichend Wartungsraum. Sie verfügen über ein modulares Design, sodass dasselbe System die unterschiedlichen Prozessanforderungen für Cu1-Cu4 bei verschiedenen Anwendungen und Technologieknoten erfüllt. Bei dem gesamten Prozess wurden für die Probleme verschiedener Anwendungen optimiert, beispielsweise die Optimierung des Ta/TaN-Designs, wobei die PK-Lebensdauer um mehr als 50 % verbessert wurde. Das spezielle ALD-Gerät der iTomic MeT-Serie für den Ru-Prozess kann durch eine atomare Nukleationssteuerungstechnologie die Bildung eines kontinuierlichen Ru-Dünnfilms von < 5 nm auf verschiedenen Substraten realisieren, wobei wichtige Indikatoren das Referenzniveau für die Massenproduktion erreichen.

Tuojing Technology hat die amorphe Kohlenstoffdünnfilm-Abscheidungstechnologie Flowable Carbon veröffentlicht. Flowable Carbon wird derzeit im NF-300M Supra-H-Gerät angewendet. Diese Technologie realisiert durch die Auswahl von Vorläufern und die Steuerung der Prozessbedingungen stabil zwei verschiedene fließfähige Kohlenstofffilmprozesse mit unterschiedlichen Fülleigenschaften, nämlich Capi-Carbon und Sedi-Carbon. Tuojing Technology hat um die beiden oben genannten Technologien zur Abscheidung von fließfähigem Kohlenstofffilm mit Herstellern von 3D-NAND, DRAM und Logikchips zusammengearbeitet, um die besonderen Probleme bei der Anwendung zu lösen, die sich an den tatsächlichen Strukturen und Prozessanforderungen der Kunden orientieren, und die Anwendungsszenarien der Kohlenstofffilmtechnologie stetig zu erweitern.

Xinhui Equipment zeigte die neuesten Fortschritte in den sieben Geschäftsbereichen: Kristallwachstum, Dünnfilmabscheidung, Schleifen und Dünnen, Polieren und Mikroverarbeitung, optische Messung, chemische Messung und Chiptest. Als wichtiger Ausbaubereich stellte Xinhui Equipment Produkte wie das automatisierte Speichertestgerät XV1280 vor. Das XV1280 ist auf die Anforderungen des Wafer-Ebenen-CP-Tests für NAND-Speicherchips ausgerichtet, unterstützt hochparallele Tests und flexible Konfiguration, wobei die Anzahl der gleichzeitig getesteten Einheiten bis zu 1280 DUTs beträgt. Nach Kenntnis wurden insgesamt mehr als 200 seiner Speichertestgeräte ausgeliefert.

Aixin Semiconductor zeigte umfassend vier Produktlinien: optische Wafermessung, Röntgen-Wafermessung, Mess- und Prüfgeräte für fortschrittliche Verpackungen sowie hochwertige wissenschaftliche Instrumente. Darunter ist die HYI-Serie das Starprodukt, von dem insgesamt mehr als hundert Einheiten ausgeliefert wurden, und vor Ort wurde auch das Gerät HighYield IM300 dieser Serie vorgestellt. Die HYI-Serie kann nahtlos mit Prozessgeräten wie CMP und Ätzen verbunden werden,