隨著 5G 通訊、新能源汽車、快充等新興行業(yè)應(yīng)用對功率元器件效能需求的不斷提高，第一代半導(dǎo)體材料硅(Si)、鍺(Ge)以及第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)對于溫度、頻率、功率已達(dá)極限，難以應(yīng)用在更嚴(yán)苛環(huán)境上，因而第三代半導(dǎo)體材料應(yīng)運而生。

1第三代半導(dǎo)體介紹

Third Generation Semiconductor

第三代半導(dǎo)體是指以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AIN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體元器件。

碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)是目前發(fā)展較為成熟的第三代半導(dǎo)體材料，被稱為第三代半導(dǎo)體材料的“雙雄”。

第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢。與第一代、第二代傳統(tǒng)材料相比，第三代半導(dǎo)體材料更適合制造耐高溫、耐高壓、耐大電流的高頻大功率器件，比硅基器件更輕、更小巧，主要應(yīng)用于光電、電力電子、和微波射頻三大領(lǐng)域，比如Mini/Micro LED、快充、新能源汽車和5G基站等行業(yè)。

2第三代半導(dǎo)體市場

The Market Size

在新能源汽車、工業(yè)互聯(lián)、5G通信、消費類電子等多重需求的強(qiáng)力拉動下，第三代半導(dǎo)體的市場規(guī)模高速增長。在未來，射頻和功率半導(dǎo)體全球市場上，第三代半導(dǎo)體無疑會是重要主角之一。

國內(nèi)市場

2019年我國第三代半導(dǎo)體市場規(guī)模約為94.15億元,據(jù)預(yù)測,到2022年我國第三代半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到623.42億元。2021年我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，設(shè)計、制造、封測三業(yè)規(guī)模占比分別為43.2%、30.4%、26.4%，若按此比例推算，2022年我國第三代半導(dǎo)體封測市場約為162億元。

全球市場

TrendForce預(yù)測，2025年全球功率半導(dǎo)體元件及模組市場規(guī)模將達(dá)274 億美元，其中第三代半導(dǎo)體SiC/GaN 市場占比從2021 年不到5%，擴(kuò)大至2025 年約17%，約47億美元。

根據(jù) WSTS的最新數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體市場達(dá)到5529億美元，其中封測市場規(guī)模達(dá)618億美元，占比約11%。

若保守按11%計算，2025年全球第三代半導(dǎo)體封測市場，SiC/GaN 市場占比達(dá)6億美元。

封測設(shè)備市場

根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，2022年，全球封裝設(shè)備市場規(guī)模有望達(dá)72.9億美元，同比增長4.29%;全球測試設(shè)備市場規(guī)模有望達(dá)81.7億美元，同比增長4.88%。

第三代半導(dǎo)體封裝工藝的變革，必然會帶動封測設(shè)備的升級，大幅度推動先進(jìn)封測設(shè)備需求市場規(guī)模擴(kuò)大。

3搶占封測市場的關(guān)鍵

Seize the key to the closed test market

對于第三代半導(dǎo)體企業(yè)來說，成本和可靠性是產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)無法回避的新挑戰(zhàn)，就封測環(huán)節(jié)而言，先進(jìn)的封裝技術(shù)和封測設(shè)備是降本增效、提升良率的兩大關(guān)鍵。

隨著終端系統(tǒng)產(chǎn)品多任務(wù)、小體積的發(fā)展趨勢，集成電路封裝技術(shù)趨于高密度、高腳位、薄型化、小型化發(fā)展，對封測設(shè)備提出了更高的要求。

封裝技術(shù)迎新挑戰(zhàn)

盡管第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料較傳統(tǒng)的Si材料，在材料性能上有很大的優(yōu)勢，但是目前傳統(tǒng)的功率器件封裝技術(shù)都是為Si基功率器件設(shè)計的，將其用于第三代半導(dǎo)體功率器件時，會在使用頻率、散熱、可靠性等方面帶來新的挑戰(zhàn)，更先進(jìn)的封裝技術(shù)對推動第三代半導(dǎo)體發(fā)展有舉足輕重的作用。

封測設(shè)備升級確保良率

碳化硅(SiC)襯底是莫氏硬度達(dá)9.2的高硬度脆性材料，因而在晶圓制備和封測過程中，容易出現(xiàn)翹曲、開裂等問題。

封測過程，需要對晶圓進(jìn)行劃片、貼片、鍵合、檢驗等一系列工藝，涉及到對“裸晶”的高頻、高速、精準(zhǔn)“拾取”的操作。因此，更先進(jìn)的貼片機(jī)、固晶機(jī)、鍵合機(jī)等封測設(shè)備是降低“破片率”，提高封裝良率的關(guān)鍵，能有效降低第三代半導(dǎo)體器件應(yīng)用成本。

我國半導(dǎo)體封測方面實力較強(qiáng)，但先進(jìn)封測設(shè)備國產(chǎn)化較低。電機(jī)是封測設(shè)備的核心部件之一，直接影響貼片精度、成品良率。

為解決我國封測設(shè)備長期受國外技術(shù)“卡脖子”的問題，國奧科技自主研發(fā)的高精度電機(jī)，ZR雙軸集成，致力于為國內(nèi)封測設(shè)備廠商提供更柔性的、高精度、高效率的封測方案，已然成為推動第三代半導(dǎo)體廣泛應(yīng)用的中堅力量。

可編程高精力控，降低損耗

國奧直線旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶有“軟著陸”功能，可實現(xiàn)±1g以內(nèi)的穩(wěn)定力度控制，支持速度、加速度及力度控制的程序化設(shè)定，使貼裝頭能夠以非常精準(zhǔn)的壓力觸碰芯片表面，降低損耗;

采用中空Z軸設(shè)計，預(yù)留氣管接口，真空吸取、即插即用，并可根據(jù)元件結(jié)構(gòu)及特性提供定制化服務(wù)。

高精度對位、貼片，保證良率

微米級位置反饋，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，±0.01N力控精度，±2μm直線重復(fù)定位精度，±0.01°旋轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度，徑向偏擺小于10μm，編碼器分辨率標(biāo)準(zhǔn)1μm，可在高速運行狀態(tài)下仍穩(wěn)定輸出，提升良率及可靠性。

“Z+R”軸集成設(shè)計，提升速度

創(chuàng)新性的雙軸集成化解決方案，將傳統(tǒng)“伺服馬達(dá)+滾珠絲桿”合二為一，解決了Z軸自重負(fù)載問題，高速、精準(zhǔn)完成元件Pick & Place，貼裝等動作，推力曲線平滑，峰值推力8-50N，有效行程10-50mm ，超高循環(huán)壽命，實現(xiàn)高效生產(chǎn)。

體積小，重量輕，可電機(jī)組合排列

直線旋轉(zhuǎn)電機(jī)LRS2015重量僅605g，輕巧的機(jī)身重量大大減輕了設(shè)備高速運動中負(fù)載帶來的影響。電機(jī)厚度僅為20mm，在設(shè)備有限的內(nèi)部空間中可以并排安裝多組電機(jī)，減少芯片貼裝往復(fù)運動過程，提升設(shè)備貼裝效率。

審核編輯：湯梓紅