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PZT薄膜及基于PZT的壓電MEMS器件的工藝開發(fā)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 賽微電子    2024-03-23

本項(xiàng)目總投資 27,337.23 萬元，實(shí)施主體為北京賽萊克斯國際科技有限公司。

本項(xiàng)目計(jì)劃通過租賃研發(fā)辦公場地，購置研發(fā)及檢驗(yàn)檢測設(shè)備，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，搭建良好研發(fā)環(huán)境，依托公司多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和豐富的技術(shù)儲備，攻克 PZT（鋯鈦酸鉛）壓電薄膜高壓電系數(shù)、高平整度、低缺陷和片上異質(zhì)壓電材料集成技術(shù)難題，搭建具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的硅基PZT 壓電薄膜制造工藝技術(shù)平臺和壓電體硅（P-Si）、壓電絕緣體上硅（P-SOI）兩種工藝路線的 PZT 壓電 MEMS 元器件的制造工藝技術(shù)平臺，加速國產(chǎn)替代進(jìn)程，促進(jìn)國內(nèi) PZT 壓電 MEMS 的設(shè)計(jì)、代工企業(yè)共同進(jìn)步，推動我國的壓電MEMS 產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。

2、項(xiàng)目實(shí)施的必要性

（1）攻克壓電薄膜批量制備難題，打破技術(shù)壁壘

為了順應(yīng)信息技術(shù)的集成化、智能化、微型化、精確化發(fā)展方向，薄膜化成為壓電材料的必然發(fā)展趨勢，壓電薄膜的制備技術(shù)也朝高效率、低成本、高質(zhì)量的方向發(fā)展。PZT 薄膜材料具有高介電常數(shù)、低聲波速度、高耦合系數(shù)的特征，是最有應(yīng)用前景的壓電薄膜材料之一。

然而，PZT 薄膜制備過程復(fù)雜，與 MEMS工藝兼容性較差，制備過程中須嚴(yán)格控制各組分的比例，薄膜的壓電特性受到晶向、成分配比、顆粒度等多種因素影響，重復(fù)制備高質(zhì)量的 PZT 薄膜難度較大。目前，AlN 仍是工業(yè)界最常采用的壓電材料，相比之下，性能較優(yōu)的 PZT 壓電薄膜技術(shù)壁壘較高，目前全球僅有少數(shù)國家可以生產(chǎn)。

面向 PZT 薄膜的壓電 MEMS 傳感器對量產(chǎn)工藝平臺的迫切需求，本項(xiàng)目可針對性地解決硅基 PZT 壓電薄膜批量制造共性技術(shù)問題，可有效減少 MEMS 芯片面積、簡化生產(chǎn)工藝、提高制造良率、降低生產(chǎn)成本，打破 PZT 薄膜行業(yè)的技術(shù)壁壘。

（2）助力我國壓電 MEMS 行業(yè)發(fā)展

PZT 薄膜壓電 MEMS 技術(shù)是智能傳感器領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，是充滿技術(shù)多樣性和產(chǎn)業(yè)機(jī)會的藍(lán)海領(lǐng)域，新型壓電 MEMS 光學(xué)、聲學(xué)、慣性、微流控等產(chǎn)品在自動駕駛、消費(fèi)電子、光通信、醫(yī)療康養(yǎng)、工業(yè)控制等 AIoT 領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用前景。

隨著微機(jī)電系統(tǒng)工藝的不斷完善和發(fā)展，微機(jī)械結(jié)構(gòu)小尺寸的要求使薄膜結(jié)構(gòu)得到大量應(yīng)用。MEMS 器件對集成化、微型化的要求不斷提高的同時(shí)，其材料也需對外界信號做出更為靈敏的響應(yīng)或輸出更大的應(yīng)力和應(yīng)變。但是，復(fù)雜的制造工藝制約了薄膜型壓電器件走向量產(chǎn)，特別是 PZT 薄膜沉積需要在低溫下完成，與 MEMS 工藝的兼容性較差，能提供相關(guān)技術(shù)的設(shè)備廠商和晶圓代工廠資源也相對稀缺。

當(dāng)前，越來越多的 MEMS 代工廠開始提供壓電器件的制造服務(wù)，博世（Bosch）、意法半導(dǎo)體（ST Microelectronics）等國際龍頭廠商也積極參與其中。本項(xiàng)目計(jì)劃搭建具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的硅基 PZT 壓電薄膜制造工藝技術(shù)平臺和壓電體硅（P-Si）、壓電絕緣體上硅（P-SOI）兩種工藝路線的 PZT 壓電 MEMS元器件的制造工藝技術(shù)平臺，可以加快我國 MEMS 行業(yè)創(chuàng)新步伐，促進(jìn)國產(chǎn)壓電 MEMS 器件制造技術(shù)發(fā)展。

（3）擴(kuò)大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，提升公司核心競爭力

壓電材料是高能量密度材料，但制備低介電常數(shù)和高壓電系數(shù)的 PZT 壓電薄膜難度極大。因 PZT 壓電薄膜的多元素組分的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多雜質(zhì)元素?fù)诫s進(jìn)行材料改性的工藝復(fù)雜、壓電疇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的調(diào)控技術(shù)難度較高等問題，具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的 PZT 壓電薄膜的沉積技術(shù)具有極高的技術(shù)難度。

通過 PZT 薄膜研發(fā)及基于 PZT 的壓電 MEMS 器件的工藝開發(fā)項(xiàng)目，可以幫助公司攻克 MEMS 薄膜沉積技術(shù)、電極技術(shù)等諸多技術(shù)難關(guān)，有效擴(kuò)展當(dāng)前公司相對單一的壓電材料種類，進(jìn)一步促進(jìn)壓電 MEMS 技術(shù)的完整性和應(yīng)用的靈活性，擴(kuò)大公司在 MEMS 相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新優(yōu)勢。

綜上所述，公司通過本項(xiàng)目可攻克壓電薄膜批量制備難題，助力我國壓電MEMS 行業(yè)發(fā)展，擴(kuò)大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，提升公司核心競爭力，本項(xiàng)目建設(shè)具有必要性。綜上所述，公司通過本項(xiàng)目可攻克壓電薄膜批量制備難題，助力我國壓電MEMS 行業(yè)發(fā)展，擴(kuò)大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，提升公司核心競爭力，本項(xiàng)目建設(shè)具有必要性。

3、項(xiàng)目實(shí)施的可行性

（1）壓電 MEMS 器件市場規(guī)模大幅增長，行業(yè)前景廣闊

近年來，壓電 MEMS 與傳感器行業(yè)高度活躍，無論是材料體系還是器件類型均越來越多樣化。在市場需求與技術(shù)迭代的雙重驅(qū)動下，壓電 MEMS 產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。

隨著壓電技術(shù)與 MEMS 工藝集成技術(shù)的升級創(chuàng)新，射頻濾波器、壓電超聲波換能器、壓電麥克風(fēng)和 MEMS 微鏡等小型化器件逐漸成為 5G 通信、智能語音、消費(fèi)類電子設(shè)備、汽車和醫(yī)療等應(yīng)用的新寵，市場增長勢頭良好?？v觀全球競爭格局，國內(nèi)各大廠商逐漸開始發(fā)力，積極在高端壓電器件領(lǐng)域強(qiáng)化布局，不斷提升自主研發(fā)能力。在力爭保證產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈國產(chǎn)替代的主旋律下，基于

PZT 的壓電 MEMS 器件的工藝研發(fā)是必然的技術(shù)發(fā)展趨勢，是實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)壓電MEMS 器件彎道超車的重要決定因素，高端壓電 MEMS 器件正迎來高價(jià)值的藍(lán)海市場。

因此，基于 PZT 的壓電 MEMS 器件的工藝研發(fā)具有良好的發(fā)展前景，本項(xiàng)目的實(shí)施具有可行性。

（2）公司在 MEMS 工藝開發(fā)積淀及相關(guān)技術(shù)上積累深厚

公司深耕 MEMS 領(lǐng)域多年，在 MEMS 領(lǐng)域工藝技術(shù)儲備全面、經(jīng)驗(yàn)豐富，多年的工藝開發(fā)積淀為項(xiàng)目開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在材料創(chuàng)新方面，公司掌握壓電材料、磁性材料 MagMEMS、聚合物材料 Polymer 等業(yè)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)的核心部分；在項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及知識產(chǎn)權(quán)方面，公司承擔(dān)了與 MEMS 高頻器件相關(guān)的國家、省部級重大項(xiàng)目 3 項(xiàng)，擁有 MEMS 壓電器件研發(fā)制造相關(guān)知識產(chǎn)權(quán) 50 多項(xiàng)。

受益于過往的 MEMS 壓電器件研發(fā)，公司目前已具備試制、生產(chǎn)基于聲學(xué)波原理和 PZT 材料的射頻諧振器/濾波器的經(jīng)驗(yàn)，傳輸頻率覆蓋從射頻到毫米波波段，其中 MEMS FBAR 濾波器已完成小批量試生產(chǎn)，性能已接近國際先進(jìn)水平。因此，公司已積累了一定的 PZT 薄膜及基于 PZT 的壓電 MEMS 器件研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)、材料儲備和必要的硬件設(shè)施，為本項(xiàng)目的實(shí)施提供了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)和軟硬件保障。

因此，從公司現(xiàn)有的工藝水平、相關(guān)技術(shù)的積累和軟硬件儲備等方面來看，本項(xiàng)目的實(shí)施具有可行性。

（3）公司深耕 MEMS 領(lǐng)域，具備豐厚的人才儲備

多年發(fā)展以來，公司擁有較為豐富的人才儲備體系。MEMS 行業(yè)一流的專家與工程師團(tuán)隊(duì)中包括多名國家特聘專家、國際國內(nèi)行業(yè)知名技術(shù)專家和來自著名半導(dǎo)體企業(yè)和高?？蒲性核募夹g(shù)團(tuán)隊(duì)以及專家顧問團(tuán)隊(duì)。公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)深耕相關(guān)領(lǐng)域多年，且在公司服務(wù)均超過十年，對公司和 MEMS 行業(yè)均有深刻理解。

公司 CEO 與首席科學(xué)家在相關(guān)領(lǐng)域深耕數(shù)十載，經(jīng)驗(yàn)豐富，與此同時(shí)，公司已經(jīng)建立了相對完善的技術(shù)人員資源體系，為項(xiàng)目新增技術(shù)人員提供必要的培訓(xùn)課程和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，為技術(shù)研發(fā)相關(guān)課題的深入開展提供充分技術(shù)人才基礎(chǔ)。同時(shí)公司通過引進(jìn)高水平人才，進(jìn)一步提高 MEMS 代工領(lǐng)域技術(shù)壁壘，鞏固競爭優(yōu)勢。因此，從公司的人才儲備和人才戰(zhàn)略上來看，本項(xiàng)目的實(shí)施具有可行性。

4、項(xiàng)目投資概算

本項(xiàng)目總投資概算情況如下所示：

建筑工程 400.00萬元;設(shè)備購置費(fèi)用 19,490.00萬元;設(shè)備安裝費(fèi)用 974.50萬元; 前期咨詢費(fèi) 100.00萬元;人工 2,136.00萬元;材料 1,017.50 萬元;燃料及動力 350.00萬元;外協(xié) 750.00萬元;租金 1,071.00萬元;基本預(yù)備費(fèi) 1,048.23 萬元;項(xiàng)目總投資 27,337.23萬元.

5、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)

本項(xiàng)目為前沿技術(shù)的開發(fā)，暫不直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目的實(shí)施有利于公司進(jìn)一步夯實(shí)研發(fā)基礎(chǔ)，保持和增強(qiáng)技術(shù)優(yōu)勢，建立完全自主的知識產(chǎn)權(quán)體系與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，打破國外該項(xiàng)技術(shù)的壟斷局面，滿足該行業(yè)發(fā)展的迫切需求。

6、項(xiàng)目涉及報(bào)批事項(xiàng)情況

本項(xiàng)目由北京賽萊克斯國際科技有限公司租賃賽萊克斯微系統(tǒng)科技（北京）有限公司的現(xiàn)有廠房實(shí)施，項(xiàng)目地點(diǎn)位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)地塊 B11M1。

該廠房已于 2017 年 10 月 17日取得了北京市規(guī)劃和國土資源管理委員會出具的土地證，編號為京（2017）開不動產(chǎn)權(quán)第 0000012 號；并于 2018 年 2 月 22日取得了北京市發(fā)展和改革委員會出具的京發(fā)改（能評）【2018】1 號能評批復(fù)。截至本報(bào)告出具日，本項(xiàng)目涉及備案、環(huán)評審批等手續(xù)仍在辦理中，公司將根據(jù)相關(guān)要求履行審批或備案程序。