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1月16日，全球半导体制造龙头厂商台积电发布2024年第四季度财报，净营收达到8684.6 亿新台币，同比增长 38.8%，环比增长 14.3%。 图源：台积电 同时，台积电2024整个财年实现超2.89万亿新台币的总营收。营收结构上，由于AI的快速发展，HPC(高性能计算)得到持续提升，仍然是台积电最核心的业务，其第四季度贡献了近1.53万亿新台币的收入，AI以及7nm以下先进制程市场为台积电持续赋力。 01|毛利率59%，台积电整体收益超预期 图源：台积电 　　拆分台积电营收的具体财务数据可以看到：第四季度台积电营收的毛利率达到了59.0%，较第三季度台积电营收公布的 57.8%同比增加6%，环比增加1.2%。对此，台积电CFO黄仁昭在电话会议中这样表示：“毛利率的提升主要反映了公司整体产能利用率的提高，从长远来看，排除汇率的影响，并考虑到我们的全球制造足迹扩张计划，我们继续预测可以实现53%甚至更高的长期毛利率。” 　　台积电在 5G、高性能计算等应用领域的技术优势推动了业绩增长，同时台积电也在不断优化成本结构，提升运营效率。台积电营收的净利率达到 43.1%，环比增长 0.3 个百分点，同比增长4.9个百分点。 02| 3nm制程收入占比提升12%，先进制程占据绝对主导 　　同样是从财报数据出发，横向对比台积电2023年度与2024年度的技术占比收入可以发现：人工智能、5G通信技术以及汽车电子等领域的快速发展，对高性能计算芯片的需求不断增加，市场对于先进制程的需要愈发旺盛。台积电的先进制程的占比不断提升，占取绝对主导地位。 图源：台积电 　　第四季度 7nm 及以下的先进制程的营收占比达到 74%，较去年同期的 68%有所提升。其中，5nm 制程的营收占比为 34%，3nm 制程的营收占比为 26%，先进制程的快速增长主要得益于 5G、AI、HPC 等领域的强劲需求。 　　成熟制程(如 28nm、40nm 等)在台积电营收中的占比相对稳定，但随着市场需求的波动，部分成熟制程的营收占比有所下降。例如，28nm 制程的占比从去年同期的 10%下降到7%，40nm 制程的占比从6%下降到 4%。 03|持续赋能高算力平台，AI成为最强助力 　　台积电CEO魏哲家在财报会议中坦言：“2024 年，AI 加速器(现在定义为 AI GPU、AI ASIC 和 HBM 控制器，用于数据中心的 AI 训练和推理)的收入占总收入的近10%。在强劲的AI相关需求和其他终端细分市场温和复苏的支持下，晶圆代工 2.0 行业到 2025 年将同比增长 10%。” 　　不仅如此，他还透露，即使在2024 年增长了两倍多的情况下，台积电的营收预计2025年随着AI相关需求的预计会得到持续强劲增长，全年收入将增长近 20%(以美元计算)。与此同时，来自AI加速器的收入将继续翻倍，并且收入将接近 40% 的复合年增长率，成为我们HPC平台增长的最强大驱动力，并在未来几年内成为我们整体增量收入增长的最大贡献者。 　　以上观点也可以在公布的财报数据中得到佐证，HPC的占比已超半数。AI衍生的各种需求都少不了HPC的性能与算法支持，对于台积电来说，值得无限开发与挖掘的AI现在能为其提供源源不竭的增长动力。 图源：台积电 　　HPC(高性能计算)平台在台积电营收中的占比最高，达到53%，同比增长19%。HPC 领域对高性能、低功耗芯片的需求持续增长，台积电在该领域的技术优势使其能够获得大量订单。公司不断优化 HPC 芯片的制造工艺，提高了芯片的性能和能效比，满足了客户的需求。 　　智能手机平台、物联网、汽车电子平台、DCE以及其他业务在台积电营收的占比分别为35%、5%、 4%、1%以及2%，对比上一季度，分别实现了17%、6%和2%的增长。然而，IoT和DCE业务则分别下滑了15%和6%。尽管全球智能手机市场增长有所放缓，但台积电凭借其先进的制程技术和稳定的产能供应，依然获得了主要客户的青睐。公司与苹果、高通等大客户保持了紧密的合作关系，为其提供了高性能的芯片制造服务。 图源：台积电 　　从全年的收入占比来看，HPC与智能手机业务占取全公司近90%的收入，表现出强劲的增长动力。受宏观经济状况对消费者和终端市场需求造成的压力，台积电在物联网、汽车电子等领域仅出现了非常温和的复苏，其他业务部分下滑14%，证明台积电或许在调整业务布局方面也面临部分压力。 04|小结 　　台积电将继续加大在先进制程技术方面的研发投入，推动 2nm、1nm 等更先进制程技术的研发，进一步提升公司在芯片制造领域的竞争力。台积电透露：目前，亚利桑那州第一家晶圆厂第四季度开始4nm量产，第二和第三晶圆厂已开始步入正轨。计划未来在亚利桑那州推出A16技术，A16计划于2026年下半年量产。而日本晶圆厂于2024年底开始量产，产量良好，计划2025年下半年量产2纳米芯片。 　　不仅如此，到 2025 年，台积电还预计投入380 亿美元至 420 亿美元之间的资金预算。在这些资本支出中，约 70% 的资本预算将用于先进工艺技术，约 10% 至 20% 将用于特种技术，约 10% 至 20% 将用于先进封装、测试、掩模制造等，继续夯实台积电自身先进技术的研发，保持其在芯片制造领域的领先地位。 　　从台积电营收可以看出当前全球半导体市场对于AI 和 HPC 等高增长领域的具备无限的发展空间与潜力。从上游到终端，高算力、高性能与多功能需求的产品一直在更新迭代，供应链上下一体，AI等高端市场需求未来会随着技术的进步不断拓展，同理，也会有更多企业跻身市场，推动全球半导体行业的整体发展。 本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载

近日， 中国科学院合肥物质院 核能安全 所与南京大学、中国科学技术大学、中国科学院近代物理所、南华大学等单位合作 ，在半导体基辐射探测器研制方面取得系列新进展，相关成果发表在IEEE Electron Device Letters和Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A期刊上。 辐射探测器是人类认识微观世界的“眼睛”，可用于观察和研究核辐射和微观粒子，在基础研究、核能开发和核技术应用等领域具有不可替代的作用。但目前广泛应用的探测器存在灵敏度低或环境适应能力不足的问题，不能满足高温、强辐照环境条件下的应用需求，而采用基于宽禁带和超宽禁带材料的半导体基辐射探测器，具有耐高温、抗辐照、易集成等诸多优势，是近年来先进辐射探测技术研发的一个重要发展方向。 核能安全所科研人员基于宽禁带和超宽禁带材料的半导体基辐射探测技术 ，针对现有探测器存在的问题，优化了探测器的设计、制备工艺和测试方案，大大提升了 辐射探测器 的性能指标，取得系列研究成果。 科研人员制备了 具有较低界面态密度和漏电流水平的大面积氧化镍-氧化镓(p-NiO/β-Ga2O3)器件，并耦合硼中子转换材料，得到了接近1%的本征中子探测效率，完成了Ga2O3基辐射探测器用于热中子探测的首次实验验证 ，为极端恶劣环境条件下的中子探测技术发展进行了有益探索。 图-1 Ga2O3器件实物、光学显微镜照片及结构示意图 制备了具有超低掺杂浓度(<1×1014cm-3)和超厚外延层(80μm)结构的碳化硅肖特基(4H-SiC SBD)型探测器系统，该探测系统具有良好的线性响应，能量分辨率达到1%水平，可实现对12 MeV高能α粒子的完全能量沉积，并在80℃下长时间(24天)稳定工作，为极端条件下 超重元素 的准确测量相关工作提供了有力的技术支持。 图-2 4H-SiC SBD 器件的227Ac能谱(a)及线性响应(b) 利用氧化氮(NO)退火工艺改善SiC/SiO2界面，提高了探测器性能，实现了较高的α粒子能量分辨水平(优于5‰@5486 keV)。进一步研发了基于硼中子转换层的新型热中子探测器，实现了热中子与硼核反应两个主要反应通道的良好区分，完成了该新型探测器对 中子探测 的原理验证。 图-3 NO退火工艺处理后4H-SiC探测器的239Pu-241Am源能谱 以上研究得到了国家重点研发计划、国家重大科研仪器研制项目、安徽省重点研发计划、先进核能技术设计与安全教育部重点实验室开放课题基金等项目资助。 此文来源中国科学院合肥物质院核能安全所。文章仅供行业人士交流，发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy （微信） 18158225562

一、引言 在半导体制造业中，外延生长技术扮演着至关重要的角色。化学气相沉积（CVD）作为一种主流的外延生长方法，被广泛应用于制备高质量的外延片。而在CVD外延生长过程中，石墨托盘作为承载和支撑半导体衬底的关键组件，其结构和性能对外延片的质量具有决定性影响。本文将详细介绍一种用于半导体外延片生长的CVD石墨托盘结构，探讨其设计特点、工作原理及在半导体制造中的应用优势。 二、结构特点 该CVD石墨托盘结构主要由石墨管、石英管、上层托盘、下层托盘以及电机等部分组成。具体结构特点如下： 石墨管与石英管 石墨管作为托盘的主要支撑结构，具有良好的高温稳定性和导电性。石墨管上端置入下层托盘底部的凹槽内，通过配合定位确保结构的稳定性。石英管套设于石墨管内，且石英管的管芯与凹槽上方的通孔联通，用于引导反应气体的流动。 上层托盘与下层托盘 上层托盘和下层托盘共同构成托盘结构的主体部分。下层托盘下端部中央设有凹槽，凹槽上方中央设有通孔，用于与石墨管和石英管配合。上层托盘下端设有容纳基片的基板槽，下层托盘上端设有容纳基板的基板槽及凸出于下层托盘上表面的支撑块。上层托盘设于下层托盘上端，之间以支撑块衔接，形成稳定的结构。 电机 电机与石墨管传动连接，用于驱动石墨管及上下层托盘一起转动。通过电机的驱动，可以实现托盘结构的旋转，从而优化反应腔内气体的流动和分布。 三、工作原理 该CVD石墨托盘结构的工作原理基于CVD外延生长的基本原理。在生长过程中，反应气体通过石英管灌入，气体上升到上层托盘时，转90°角向上层托盘与下层托盘之间形成的反应腔内横穿。反应气体在托盘结构内均匀分布，为外延生长提供必要的反应物。 在电机的驱动下，石墨管及上下层托盘一起转动。利用流体粘性力产生的效应，靠近基片的气体随同托盘一起转动，使装设在上层托盘的基片与装设在下层托盘之间的气流形成从中心到外缘的均匀的流场、温度场和浓度场。这种均匀的流场、温度场和浓度场有助于在基板上形成均匀的外延层。 四、应用优势 高质量外延片 该CVD石墨托盘结构通过优化反应腔内气体的流动和分布，实现了外延层的均匀生长。这种均匀的生长条件有助于提高外延片的质量和均匀性，满足高性能半导体器件的制造需求。 灵活的生长方式 该托盘结构可实现向上和向下两种生长方式。通过调整托盘结构中的气体通道和基板槽位置，可以灵活地选择外延片的生长方向，满足不同应用场景的需求。 高效的生长效率 电机驱动托盘结构的旋转，优化了反应腔内气体的流动和分布，提高了外延生长的效率。同时，托盘结构的设计也考虑了高温稳定性和导电性等因素，确保了生长过程的稳定性和可靠性。 广泛的应用领域 该CVD石墨托盘结构适用于多种半导体材料的外延生长，如碳化硅（SiC）、硅（Si）等。其高质量的外延片和灵活的生长方式使其成为半导体制造领域的重要工具，广泛应用于电力电子、微波器件、高温传感器等领域。 五、结论 综上所述，用于半导体外延片生长的CVD石墨托盘结构具有高质量、灵活、高效和广泛应用领域等优点。通过优化托盘结构的设计和工作原理，实现了外延层的均匀生长和高效生长。该托盘结构在半导体制造领域具有广阔的应用前景和重要的技术价值。随着半导体技术的不断进步和应用领域的拓展，该托盘结构将不断得到完善和推广，为半导体制造业的发展做出更大的贡献。 六、高通量晶圆测厚系统 高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多层结构，厚度可从μm级到数百μm级不等。 1，可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，一改过去传统晶圆测量对于“主动式减震平台”的重度依赖，成本显著降低。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。

添加图片注释，不超过 140 字（可选） 近日，燕山大学实验室高压科学中心田永君院士团队联合南京理工大学、宁波大学的研究人员在超硬材料领域实现重大突破：成功合成出硬度达276 GPa的超细纳米孪晶金刚石块材，刷新了材料硬度的世界纪录。 相关研究以“Enhancing the hardness of diamond through twin refinement and interlocked twins”为题，于2025年1月3日在Nature Synthesis在线发表。论文链接：https://doi.org/10.1038/s44160-024-00707-1。 金刚石是自然界中最硬的材料，在机械加工、油气开采和地质勘探等领域有着广泛应用。单晶金刚石的硬度因晶体取向不同而异，介于60-120 GPa之间。长期以来，科研人员一直在探索如何合成出硬度更高的金刚石材料。晶粒细化作为提升金刚石硬度的经典方法，却在纳米尺度遇到了瓶颈：过高的晶界能量会促使晶粒长大，阻碍了进一步细化，从而限制了硬度的提升空间。 面对这一技术难题，田永君院士团队另辟蹊径，开创了孪晶细化的新途径。与传统晶界相比，孪晶界具有更低的界面能量，为材料的超细化提供了新的可能。团队前期研究已经证实这一方法的可行性——他们成功合成了平均孪晶厚度仅5纳米的金刚石块材，其硬度达到200 GPa，是天然金刚石的两倍。 在最新研究中，研究团队通过精确控制洋葱碳前驱体尺寸并进行高压相变，成功合成出具有突破性性能的超细纳米孪晶金刚石块材：平均晶粒尺寸18纳米，平均孪晶厚度仅2.3纳米，硬度高达276 GPa。通过电镜观察，他们发现样品中既有贯穿型孪晶，也有互锁型孪晶，其中互锁型孪晶占主导地位。对比实验进一步证实了这种结构的关键作用：用金刚石粉为原料制备的纳米晶金刚石，尽管晶粒同样细小（24纳米），但由于缺乏密集的互锁型孪晶结构，硬度仅为125 GPa。 这一突破不仅刷新了硬度纪录，更为突破共价材料硬度极限开辟了新思路。通过孪晶组织的细化和类型调控，研究团队开创了提升材料性能的新途径，这对超硬材料的未来研发具有重要指导意义。 该研究获得国家自然科学基金（52288102、52325203、52090020）、国家重点研发计划（2018YFA0703400、2023YFA1406200）、河北省自然科学基金（E2022203109、E2023203256、E2023203126）等项目资助。燕山大学应盼、李宝忠和马梦冬为共同第一作者，仝柯、赵智胜和徐波为通讯作者；潘益龙（宁波大学）和唐国栋（南京理工大学）为共同通讯作者。 添加图片注释，不超过 140 字（可选） 图释：超细纳米孪晶金刚石的显微组织结构和维氏硬度。a) STEM明场像展示了样品的整体微观形貌，插图为统计获得的晶粒尺寸分布，平均晶粒尺寸为18 nm。b) 高分辨TEM照片显示了样品中的特征孪晶结构：主图为占主导地位的互锁型孪晶，插图为局部区域观察到的贯穿型孪晶。c) 基于位错模型计算的硬度随孪晶厚度的变化及实验测得的硬度数据，插图为超细纳米孪晶金刚石样品的光学照片。 附：图文导读 图1: 洋葱碳结构onion-like carbon，OC前驱体表征。 图2: 洋葱碳结构OC前驱体合成金刚石的显微结构分析。 图3: 硬度作为金刚石孪晶厚度的函数。 图4: 典型孪晶结构和包含这些孪晶构型的多晶金刚石模型示意图。 文献链接 Ying, P., Li, B., Ma, M. et al. Enhancing the hardness of diamond through twin refinement and interlocked twins. Nat. Synth (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00707-1 https://www.nature.com/articles/s44160-024-00707-1 说明：此文来源SIAN原位电镜。文章不用于商业目的，仅供行业人士交流。发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy（微信）18158225562

一、引言 随着半导体技术的飞速发展，碳化硅（SiC）作为一种具有优异物理和化学性质的材料，在电力电子、微波器件、高温传感器等领域展现出巨大的应用潜力。高质量、大面积的SiC外延片是实现高性能SiC器件制造的关键。钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置作为一种先进的生长设备，以其独特的结构和高效的生长性能，成为制备高质量SiC外延片的重要工具。本文将详细介绍钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置的结构、工作原理及其在应用中的优势。 二、装置结构 钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置主要由以下几个部分组成：支架、升降架、石墨托盘、石英钟罩、隔热板、射频加热器、不锈钢腔体以及气体控制系统等。 支架与升降架 支架是整个装置的支撑结构，用于固定和支撑其他组件。升降架则用于调节石墨托盘的高度，以便在生长过程中方便地放入和取出SiC衬底。 石墨托盘 石墨托盘用于承载SiC衬底，并具有良好的导热性能，确保生长过程中热量的均匀传递。石墨托盘的设计通常考虑到高温下的稳定性和化学惰性，以防止与SiC衬底发生反应。 石英钟罩 石英钟罩是装置的核心部件之一，其形状类似钟罩，用于覆盖和保护石墨托盘及其上的SiC衬底。石英材料具有良好的耐高温性能和化学稳定性，能够承受高温生长过程中的各种化学反应和物理变化。 隔热板 隔热板位于射频加热器与石墨托盘之间，用于减少热量的散失，提高加热效率。隔热板通常采用高性能的保温材料制成，以确保生长过程中的温度稳定。 射频加热器 射频加热器是提供生长所需高温环境的关键部件。通过射频电流的激励，射频加热器产生强烈的电磁场，使石墨托盘及其上的SiC衬底迅速升温至所需的生长温度。射频加热器具有加热速度快、温度均匀性好等优点。 不锈钢腔体 不锈钢腔体是装置的外部保护结构，用于容纳其他组件并提供一个封闭的生长环境。不锈钢材料具有良好的耐腐蚀性和机械强度，能够承受高温生长过程中的各种应力和化学反应。 气体控制系统 气体控制系统用于调节和控制生长室内的气体氛围，包括反应气体的流量、压力和组成等。通过精确的气体控制，可以实现SiC外延生长的精确调控，提高外延片的质量和均匀性。 三、工作原理 钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置的工作原理基于化学气相沉积（CVD）技术。在生长过程中，反应气体（如硅烷和碳氢化合物）在射频加热器的加热作用下发生化学反应，生成SiC外延层。具体过程如下： 加热 射频加热器启动，对石墨托盘及其上的SiC衬底进行加热，使其达到所需的生长温度。加热过程中，隔热板减少了热量的散失，提高了加热效率。 气体引入 通过气体控制系统，将反应气体引入生长室内。反应气体在石墨托盘上方形成一层均匀的气流，为SiC外延生长提供必要的反应物。 化学反应 在高温下，反应气体在SiC衬底表面发生化学反应，生成SiC外延层。化学反应过程中，副产物气体从表面脱离并穿过边界层向气流中扩散，最后和未反应的反应物一起排出系统。 外延生长 随着化学反应的进行，SiC外延层逐渐在SiC衬底上生长。通过精确控制反应气体的流量、压力和组成等参数，可以实现SiC外延层的精确调控，获得高质量、大面积的外延片。 四、应用优势 钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置在应用中具有以下优势： 高质量外延片 装置采用先进的化学气相沉积技术，通过精确控制反应气体的流量、压力和组成等参数，可以获得高质量、大面积、均匀的SiC外延片。 高效生长 射频加热器具有加热速度快、温度均匀性好等优点，能够迅速将石墨托盘及其上的SiC衬底加热至所需的生长温度，提高生长效率。 良好的稳定性 装置采用高性能的保温材料和隔热设计，能够减少热量的散失，提高加热效率，同时保证生长过程中的温度稳定。 广泛的应用领域 钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置制备的SiC外延片具有优异的物理和化学性质，适用于电力电子、微波器件、高温传感器等领域的高性能器件制造。 五、结论 钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置是一种先进的生长设备，具有高质量、高效、稳定等优点。通过精确控制反应气体的流量、压力和组成等参数，可以实现SiC外延层的精确调控，获得高质量、大面积的外延片。该装置在电力电子、微波器件、高温传感器等领域具有广泛的应用前景，为SiC技术的进一步发展和应用提供了有力的支持。随着半导体技术的不断进步和应用领域的拓展，钟罩式热壁碳化硅高温外延片生长装置将不断得到完善和推广，为高性能SiC器件的制造提供更加可靠的技术保障。 六、高通量晶圆测厚系统 高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。 高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，相比传统上下双探头对射扫描方式；可一次性测量所有平面度及厚度参数。 灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。 重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测） 粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆） 低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比） 绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多层结构，厚度可从μm级到数百μm级不等。 1，可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可达1nm。 2，可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，一改过去传统晶圆测量对于“主动式减震平台”的重度依赖，成本显著降低。 3，灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。