1.格芯向中國發改委舉報臺積電壟斷行為;
3.福建“首富縣”:晉江的兩岸產業對接新風向;
4.安徽:聚力創新追趕“創芯”夢;
5.浦東張江集成電路產業能級再提升;
6.物理所發現基于磁性絕緣體的新型磁子閥效應
1.格芯向中國發改委舉報臺積電壟斷行為;
日經披露格芯(Globalfoundries)正要求中國監管部門調查臺積電壟斷行為。在歐盟調查中,該***公司正被指控不公平競爭。
據兩位業內消息人士透露,全球第二大晶圓代工企業格芯近日要求中國監管機構調查晶圓代工龍頭企業臺積電的壟斷行為。
消息人士表示,格芯向中國發改委舉報臺積電采取不公平行為阻止其客戶向其他供應商下單。格芯抱怨,這種舉動對其業務和整個行業產生了負面影響。
臺積電高級副總裁兼首席財務官何麗梅周三在給日經亞洲評論的電子郵件中寫道:“投訴人向主要市場上的各種反壟斷機構提出反壟斷審查請求是常見做法。如果有任何調查或監管機構的詢問或要求,我們將全力配合。”
她寫道,客戶和整個行業已經從市場的競爭激烈中受益,并且“臺積電追求技術革新、進行合法的激烈競爭,因此公司認為在這樣一個競爭激烈的行業中沒有任何違反競爭的行為。”
格芯告訴日經說,它不能直接評論監管行動,但一位發言人在一封電子郵件中寫道:“如果競爭對手(如臺積電)繼續參與我們認為損害到競爭的非法行為,我們會讓相應的監管部門知道。”
發改委未立即發表評論。
臺積電是全球最大的合約芯片制造商,占據市場55.9%的份額。該公司為蘋果、高通和Nvidia等公司生產芯片,這些芯片設計廠商本身并不具備造價和運營費用昂貴的晶圓廠。
美國的格芯、***的聯電和中國大陸的中芯國際是晶圓代工市場除臺積電之外的主要廠商,他們分別占據了9.4%、8.5%和5.4%的市場份額。
隨著大型IDM企業如三星電子與英特爾,也開始接手代工生意,嘗試拓展收入來源,以提升公司成長,格芯在競爭日漸加劇的產業里掙扎著站穩腳步。
三星已經是全球最大的存儲芯片供應商,最近該公司的目標是取代格芯成為合同芯片制造領域的第二大玩家,下一步是挑戰臺積電。
在歐盟調查中,臺積電現在已被指控不公平競爭
一位消息人士稱,臺積電已經派一位與北京方面交好的人士聯系發改委,以了解更多關于此次訴訟的信息。該消息人士稱,目前尚不清楚發改委是否會對此次指控立案。
發改委是中國最大的經濟規劃部門,同時也負責確保產品定價方面的公平競爭環境。國家工商行政管理總局負責制止其他領域的壟斷行為,而商務部負責監督并購中的反壟斷審查。
這已經不是格芯第一次向政府機構投訴競爭對手了。路透社在去年9月率先披露了格芯在2017年下半年,曾向歐盟委員會提出了類似的投訴,指控臺積電不公平地使用回扣甚至處罰來阻止客戶轉向其他供應商。
臺積電去年10月告訴記者,歐盟確實曾與臺積電聯系以了解更多信息,公司也正在全力合作。“我們認為,此前的指控還處于初步階段,因此,評論或預測案件將如何發展還為時過早。”何麗梅當時說。
中國是芯片制造增長最快的市場。 臺積電在南京建造的首個12英寸先進工藝代工廠將于今年5月投產,耗資30億美元。而該公司的大部分制造基地在***。2017年臺積電營收達9774.5億新臺幣(約合321.1億美元),其中11%來自中國,高于2016年的9%。
格芯也從成都地方政府那里籌措資金來建造當地的晶圓廠,并計劃于今年年底開始投產。該公司在新加坡,美國的紐約州和德國的德累斯頓都有制造基地。這家私營企業由阿布扎比國有基金Mubadala投資控股。
臺積電的主要客戶還包括恩智浦、博通、高通、AMD、聯發科和賽靈思等全球450多家廠商。格芯則主要依賴AMD,也包括一些臺積電的客戶,但不包括蘋果和Nvidia。
全球最大的移動芯片供應商高通因其違反反壟斷法的專利授權業務模式,在2015年被中國發改委處以9.75億美元罰款。此外,三星去年也因DRAM連續漲價問題被發改委調查。
在歐盟,如果違反該地區反壟斷法,公司可能將被處以其全球營收10%的巨額罰款。例如谷歌去年被處以24.2億歐元(30億美元)的罰款,因為它在搜索引擎和自己的智能手機操作系統中內置自己的購物服務。今年1月,高通公司也被罰款9.97億歐元,因其被指控“濫用霸主地位,以保證蘋果獨家供應商5年的地位。”
2.紫光展銳攜手KaiOS助力全球功能手機市場發展;
集微網消息,紫光集團旗下核心企業紫光展銳,作為全球領先的移動通信及物聯網核心芯片供應商之一,攜手功能手機及關聯設備的輕量型操作系統研發商KaiOS Technologies于今日正式宣布,KaiOS移動操作系統現已全面支持展訊高性能LTE芯片平臺SC9820A,并已運行在JioPhone。此外,本季度后期,KaiOS最新移動操作系統KaiOS 2.5也即將支持展訊芯片平臺SC9820E和3G智能解決方案SC7731E。兩大廠商攜手發力,推出更多支持先進移動功能的輕量型功能手機,造福廣大消費者。
紫光展銳的高集成、高性能芯片平臺能夠為智能手機、功能手機和平板電腦等多種移動設備提供強勁支持。搭載紫光展銳芯片的功能手機可流暢運行主流App和移動通訊,無疑是新興市場的一大福音。
“紫光展銳始終致力于成為移動創新的引導者,產品線覆蓋高效能的智能手機和價格親民的功能手機。”紫光集團全球執行副總裁、紫光展銳首席執行官曾學忠先生表示,“通過與KaiOS Technologies開展合作,我們能夠在堅守卓越品質的同時實現軟硬件的有機整合,將全球用戶有效連接起來。此次合作也將進一步強化展訊在全球功能手機市場的布局。”
KaiOS系統為內存有限的功能手機帶來豐富的用戶體驗。該系統是全球少數支持在手機上安裝熱門第三方App的操作系統之一,更是唯一能夠在功能手機上實現這一點的操作系統,當中包括社交媒體、即時通訊、游戲、串流娛樂、語音導航。此外,該系統可以在功能手機上實現多種與智能手機類似的功能且僅占用少量內存。KaiOS2.5可在紫光展銳最新推出的芯片平臺上實現流暢運行,僅需256MB或512MB運行內存。
“KaiOS始終致力于為用戶提供極具性價比、功能豐富的移動設備。我們的發展離不開與紫光展銳這樣強大合作伙伴的緊密合作,” KaiOS Technologies首席執行官Sebastien Codeville表示,“得益于紫光展銳在先進芯片平臺上的鼎力支持,我們成功推出新一代高性價比設備。接下來我們將進一步夯實與紫光展銳的合作,在3G和4G市場推出更加豐富的產品。”
全球市場調研機構Counterpoint Research 2017年的研究結果顯示,目前使用中的功能手機數量超過13億部,亞非市場占絕大多數,中東歐地區的使用數量也在不斷攀升。研究還顯示上述市場正面臨顯著的技術和經濟兩極化。KaiOS的移動操作系統和紫光展銳等企業生產的質優價廉的硬件設備,正有效彌合這一技術鴻溝。?
3.福建“首富縣”:晉江的兩岸產業對接新風向;
作為中國重要的休閑食品生產基地,晉江擁有涵蓋10余個門類數百個品種、產值超過500億元人民幣的食品飲料產業集群。還有一個匯聚兩岸資源、技術、人才,產值千億元(人民幣,下同)的集成電路產業,也正悄然興起。
2017年7月27日,第一屆海峽兩岸食品交易會暨第四屆閩臺(泉州)食品交易會在福建晉江開幕。
2017年7月27日,第一屆海峽兩岸食品交易會暨第四屆閩臺(泉州)食品交易會在福建晉江開幕。
在與***一水之隔的福建“首富縣”晉江,一個匯聚兩岸資源、技術、人才,產值千億元(人民幣,下同)的集成電路產業正悄然興起。
2017年7月,引進歐美、***先進教學資源和師資力量的芯華集成電路培訓中心在晉江揭牌成立,卡夫曼獎獲得者、***“清華大學”前校長劉炯朗受聘為該培訓中心校長。
劉炯朗表示,兩岸集成電路產業完全可以發揮互補優勢,共同拓展國際市場,實現雙贏。
攜手打造千億集成電路產業
***是全球集成電路人才的重要聚集地。與之隔海相望的晉江,也在全力發展集成電路產業,努力成為全球重要的內存產業生產基地、集成電路全產業鏈生產基地,以及兩岸集成電路產業合作示范中心。
目前,2016年落戶晉江的晉華存儲器集成電路項目正在緊張建設中,主廠房將于近期封頂。該項目預計在2018年9月投產,將打造成為大陸第一個自主技術的內存制造項目。
不同于其他企業走技術授權的合作路徑,晉華項目首創高科技領域的技術共享模式,與***方面合作設立聯合科研中心,進行產品的技術研發。待項目落地投產后,產品關鍵技術的研發將從***轉到晉江,開啟兩岸高科技領域深度技術合作的先河。
劉炯朗認為,***集成電路產業起步早,企業數量多,在設計、制造和封測等各個環節均位居世界的前列;大陸具有快速成長的廣闊市場,完善的產業鏈配套和持續優化的營商環境,兩岸產業合作具有非常強的互補優勢。
“晉江在發展集成電路產業上還具有天然的區位優勢,能更好承接***在集成電路產業領域的一些產業鏈條、企業、人才和技術,助推自身產業的發展。”劉炯朗告訴記者,“即使晉江在集成電路產業領域是從零開始,但在這個技術日新月異、高速發展的產業里,沒有基礎同時也意味著沒有包袱。”
一年來,晉江積極培育設計、制造、封裝測試、裝備材料和終端應用的集成電路全產業鏈,現該產業鏈總投資近600億元,全產業鏈生態圈雛形初具。
在劉炯朗眼中,“項目建設、人才引進、產業招商”齊頭并進的晉江是這片藍海市場中的佼佼者。
“發展集成電路產業,人才是核心要素。”晉江市長張文賢指出,誰掌握人才,誰就能占據集成電路產業“金字塔”的頂端。為此,晉江編制實施了集成電路人才戰略規劃綱要,并出臺了大陸首份集成電路優秀人才認定標準。
為加強兩岸半導體人才進一步交流,晉江還舉辦了第一屆海峽兩岸(晉江)半導體人才交流合作峰會,邀請兩岸知名高校、人力資源機構、集成電路企業代表,探討兩岸半導體人才發展面臨的問題、挑戰,以及人才交流、產學研、服務創新等合作前景。
“我們希望兩岸學者專家、企業深入交流,吸引更多***半導體領域頂尖人才到晉江,攜手打造千億集成電路產業。”張文賢說。
食品休閑化:共拓國際市場
在晉江,有著兩岸對接合作、共拓國際市場意愿的,不只是集成電路產業。
在***食品發展協會副理事長石資澤眼里,人潮涌動的首屆海峽兩岸食品交易會意義重大,不僅促進兩岸交流合作,也讓兩岸食品互相競爭和鞭策。“***食品要與大陸優勢互補,一同進步,角逐更廣的國際市場。”
為期3天的首屆海峽兩岸食品交易會暨第四屆閩臺(泉州)食品交易會(簡稱兩岸“食交會”),2017年7月底在晉江舉行,為來自世界各地尤其是海峽兩岸的客商提供了國際性、專業化食品產業對接平臺。
石資澤帶領的***食品參展團此次帶來了較有代表性的***傳統食品。與往常不同的是,雞湯、魚松、花生等傳統食品,開始蛻變成“休閑食品”。
謝清銀是***味一食品有限公司的董事長,每年多次往來于大陸和***之間。首次來到兩岸“食交會”,他帶來的產品是魚松。
“魚松是***非常傳統的一種食品,我們力求用傳統古法技藝、現代化科技來生產魚松,讓魚松不斷向休閑化食品轉移。”謝清銀認為,傳統食品具有深層次的文化力量和情感沉淀,休閑化生產可以突破區域限制,助推其國際化發展。
謝清銀的魚松現已銷往歐洲、美洲、日本、東南亞等地,2010年開始涉足大陸市場,由于兩岸文化和口味相近,市場反響不錯。“此次參加兩岸‘食交會’,希望借助這個國際化食品行業舞臺,和大陸同業切磋技藝,共同進步;也希望尋找優秀代理商,打開更廣闊的市場大門。”
同樣,***寶島鮮有限公司帶來參展的寶島鮮雞湯也借助現代化技術實現了食品休閑化。該公司負責人黃文貴認為,傳統食品休閑化是食品發展一種趨勢,兩岸攜手開拓國際市場,傳統食品休閑化具備了特色、技術和人文等優勢。
瞧準傳統食品休閑化的不僅是***企業,還有晉江食品企業。作為晉江紫菜行業的龍頭企業,阿一波食品有限公司也把研發的紫菜休閑化新品“厚浪”搬到“食交會”。
“傳統飯桌上的紫菜休閑化,一直是我們尋求的突破口。”阿一波食品有限公司總經理李志江兩年前奔走在日本、韓國和東南亞各地,研發如何讓休閑化的壇紫菜口感更具充實感。他認為,快速、方便和健康是傳統食品休閑化不斷努力的方向。
“我們也一直向***食品企業學習,無論是在產品技術還是設計方面,都有緊密合作。”李志江稱,兩岸食品休閑化深度合作,優勢互補,將加速國際市場布局。
晉江作為中國重要的休閑食品生產基地,擁有涵蓋10余個門類數百個品種、產值超過500億元人民幣的食品飲料產業集群。
緊扣休閑食品制造全產業鏈,本屆食品交易會集聚休閑食品成品、食品加工包裝機械、食品工藝技術、食品原輔材料及添加劑、動漫品牌授權及包裝設計五大類別的名優特新產品,集中展示食品行業最新動態、最新技術、最新潮流,成為引領休閑食品行業發展的“方向標”。
“不管是兩岸市場還是整個國際市場,兩岸食品業界都有攜手共進的理由。”***九次方生物科技有限公司總經理洪昕受訪時認為,***和大陸在食品業都有各自的強項,整合***的創意軟實力和大陸的生產實力,對進軍全球市場非常有幫助。
在洪昕看來,兩岸食品業者攜手布局全球市場,讓中華美食展現在世界各國的面前,這對于兩岸來說都是很好的契機。
晉江市委書記劉文儒表示,順應兩岸食品產業的發展需求,兩岸“食交會”應運而生,為兩岸食品業界交流合作、互利共贏提供了一個新的契機。
組委會公布的統計數據顯示,本屆食品交易會吸引客商6.92萬人參會,累計達成交易額88.65億元人民幣。
4.安徽:聚力創新追趕“創芯”夢;
《安徽省半導體產業發展規劃(2018—2021年)》近日出臺,搶抓半導體產業發展重大機遇,培育和發展新興產業。
到2021年半導體產業規模力爭達千億元
在毫厘間展示尖端科技,于方寸間蘊含無窮智慧,以芯片為代表的集成電路產業,被譽為國家的“工業糧食”,當前在國民經濟中的地位愈加重要。“半導體產業是現代信息社會的基石,是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業。”省發改委高技術處相關負責人表示,隨著人工智能、物聯網、5G、智能駕駛等新應用爆發,將驅使全球半導體產業持續增長。
近年來,我省緊緊抓住半導體產業發展的戰略機遇,大力發展與主導產業相融合、有巨大市場需求的驅動芯片、存儲芯片、家電芯片等特色芯片,半導體產業實現了“從無到有、從有到多”的跨越發展。半導體企業由2013年的數十家增至目前的近150家,產業規模從不足20億元發展到260多億元,增速居全國前列,初步形成了從設計、制造、封裝和測試、材料和設備較為完整的產業鏈,主要產品涉及存儲、顯示驅動、汽車電子、視頻監控、微處理器等領域。 “半導體產業規模快速壯大,龍頭企業不斷集聚,產業環境不斷優化,全產業鏈推進模式影響深遠。”省發改委高技術處相關負責人說,但也應看到,我省半導體產業規模偏小、芯片設計產品方向分散、產業鏈上下游關聯不緊密、人才供給不足等主要問題亟待解決。
為搶抓半導體產業發展重大機遇,省政府辦公廳近日印發《安徽省半導體產業發展規劃(2018—2021年)》,堅持市場導向與政策引導、特色發展與重點突破、重點引進與自主培育相結合,著力擴大產業規模,培育壯大骨干企業,構建具有安徽特色的半導體產業鏈,增強產業國際競爭力,為現代化五大發展美好安徽建設提供強大支撐。 《規劃》明確,到2021年,我省半導體產業規模力爭達到1000億元,半導體產業鏈相關企業達到300家,芯片設計、制造、封裝和測試、裝備和材料龍頭企業分別達到2~3家。
構建“一核一弧”的半導體產業空間分布
近年來,全球第六大晶圓代工企業力晶科技,國內封裝企業龍頭通富微電,設計業龍頭企業聯發科技、兆易創新、群聯電子、敦泰科技、君正科技等先后落戶安徽。聯發科技在合肥設立全球第二大研發中心,芯片設計能力達到12納米。易芯半導體公司自主研發12英寸芯片級單晶硅片,填補國內空白。
《規劃》明確提出,堅持立足優勢、統籌規劃、突出重點、集聚發展的原則,打造以合肥為核心,以蚌埠、滁州、蕪湖、銅陵、池州等城市為主體的半導體產業發展弧,構建“一核一弧”的半導體產業空間分布格局。
“核心布局即是合肥市要發揮現有產業基礎優勢,以重大項目為引領,積極推進面板驅動芯片、家電核心芯片、汽車電子芯片模塊國產化,打造集成電路設計、制造、封裝測試、裝備和材料全產業鏈,完善產業配套,輻射帶動全省半導體產業發展。 ”省發改委高技術處相關負責人表示。 據介紹,弧形布局意味著:蚌埠市要把握軍民融合大趨勢,拓展微機電系統(MEMS)等產品的研發與制造空間,推進在工業、汽車電子、通信電子、消費電子等領域的應用;滁州市要依托區位優勢,重點發展半導體封裝測試產業和半導體材料產業;蕪湖市要以化合物半導體為突破口,積極推進在汽車、家電等領域的應用;銅陵市要利用引線框架、封裝測試設備的研發與制造基礎,探索發展高純金屬靶材、鍵合金屬絲(銅絲為主),積極創建半導體設備研發中心及國家半導體設備研發生產基地;池州市要持續推動半導體分立器件的制造、封裝測試等,實現產值突破,形成產業規模;省內其他城市要結合產業基礎,支持配套產業發展,拓展應用領域,逐漸融入“一核一弧”半導體產業鏈條。
逐步形成芯片設計制造和應用的聯動發展
“集成電路產業的顯著特征可以概括為‘兩性三高’,即基礎性、市場競爭性,以及高技術、高門檻和高人才。”合肥市發改委相關負責人說。
近年來,中國科學技術大學、合肥工業大學國家微電子學院加快建設,在皖高校每年培育微電子相關專業學生8000多人。合肥市集成電路設計分析驗證公共服務平臺投入運營。國際學校、醫院、高管公寓等配套設施逐步完善,去往歐、日、韓、新加坡等航班相繼開通。
《規劃》提出壯大芯片設計業規模、增強芯片制造業能力、提升封裝測試業層次、大力發展相關配套產業、推動重點領域應用等5個方面的重點任務。 《規劃》提出,加強芯片設計能力的塑造提升,大力發展面板顯示及觸控驅動芯片、汽車電子芯片、家電芯片、MEMS傳感器、高端電力電子功率器件等專用芯片設計,引導芯片設計企業與整機制造企業協同開發,推進產業化,以整機升級帶動芯片設計研發,以芯片設計創新提升整機系統競爭力。
《規劃》明確,堅持應用引領,以設計為核心,實施重點芯片國產化工程,促進集成電路系統應用。在汽車電子、計算機、通信、物聯網、可穿戴設備等領域,推動產學研用結合,逐步形成芯片設計制造和應用的聯動發展。 人才是產業發展的關鍵支撐。 《規劃》提出,加快引進和培育一批半導體專業高層次人才和專業技術人才,按照相關政策,給予住房、子女就學、居留便利、個稅優惠、知識價值激勵、職稱綠色通道等方面待遇。加快建設中國科學技術大學、合肥工業大學示范性微電子學院。鼓勵半導體企業與微電子學院合作建立人才實訓基地,支持人才實訓基地結合企業實際開展工程實習、實訓、實踐等培訓工作。
5.浦東張江集成電路產業能級再提升;
近日,一批張江科學城建設重點項目備受關注,其中包括華力二期、中芯國際新產線等。
隨著華力微電子12英寸先進生產線等科學城集成電路重點項目的加快建設,張江集成電路產業能級正在不斷提升,進一步鞏固上海市在集成電路領域的龍頭地位。
月產3.5萬片生產線涵蓋全“芯”
中芯國際作為國內規模最大、技術最先進的集成電路制造企業之一,在中國北京、上海、深圳、天津和意大利擁有生產8英寸和12英寸的晶圓廠,且在過去數年業績屢創新高。隨著國內集成電路產業環境的提升,中芯國際率先進行14納米高端工藝技術的研發。
記者了解到,中芯國際與國家“大基金”(國家集成電路產業投資基金)以及上海市“地方基金”(上海市集成電路產業投資基金)以合資的方式成立中芯南方集成電路制造有限公司,計劃總投資102.4億美元,在中芯國際上海廠區保留地塊上,建設兩條月產能均為3.5萬片芯片的集成電路生產線(即SN1和SN2),生產技術水平以12英寸14納米為主,產品主要面向下一代移動通訊和智能終端。
本次新建項目全部達產后,中芯上海廠區有望形成9.2萬片/月12英寸產能,11萬片/月8英寸產能,技術涵蓋0.35微米—14納米,將成為國內技術最先進、最具規模效益的先進產能芯片研發制造基地之一。
據悉,該項目自2016年10月正式開始打樁施工,目前正按計劃推進,計劃2018年底完成建設,2019年開始設備搬入和啟動14納米風險量產。
龍頭領軍產業營商環境不斷完善
據最新統計顯示:張江已經聚集了國內外知名集成電路企業200余家,形成了目前國內最完善、最齊全的產業鏈布局。
隨著集成電路先進生產線不斷投入建設、張江集成電路產業形成創新發展、快速發展的良好態勢。去年以來,政策服務體系也在加快完善。
如上海科創中心建設的“四梁八柱”之一——首批規劃的18個研發與轉化功能型平臺正式確定。其中就包括集成電路產業和創新服務功能型平臺等。
張江國家實驗室的建設方案也已初步形成,將聚焦“1+2+1”。其中“2”指的是集成電路和生命科學。
經過20多年的發展,張江的集成電路技術和產業在國內處于領先地位,形成了集設計、制造、測試、封裝、材料、技術服務等于一體的完整產業鏈。而不少企業已經從最初的“幼苗”成長為國際領先企業。
在盛美上海成立10周年之際,這家國內創新半導體設備制造企業定下了一個新目標:十年后步入全球半導體清洗設備公司前列。
盛美半導體設備(上海)有限公司創始人、首席執行官王暉說,中國已成為下一個半導體公司的成長地,相信今后十年,肯定有中國設備公司進入全球前八。
從全球半導體產業的發展趨勢來看,中國市場正在崛起,未來一半以上的集成電路市場在中國。業界認為,當張江聚集更多的獨創技術后,將獲得全球客戶更多認可,進而掌握國際集成電路產業的“話語權”。
6.物理所發現基于磁性絕緣體的新型磁子閥效應
面向后摩爾時代的信息存儲與邏輯運算需求,自旋電子器件為開發下一代具有更小單元尺寸、非易失性、低功耗和高速度的微電子器件提供了具有廣闊前景的發展方向。其中,自旋閥是各類自旋電子器件的核心單元,自旋閥通常包括由兩層鐵磁金屬和非磁中間層構成的三明治核心結構,由于自旋極化電子在兩鐵磁層間的輸運,從而器件的電阻受到兩鐵磁層相對取向的調制。自旋閥結構的室溫巨磁電阻(GMR,1988年)和室溫隧穿磁電阻(TMR,1995年)器件在磁性硬盤、磁性隨機存儲器和磁性傳感器等高密度信息存儲與傳感器件中的廣泛應用,也使得發現巨磁電阻(GMR)效應的法國科學家A. Fert和德國科學家P. Grünberg獲得了2007年諾貝爾物理學獎。
自旋波是磁性系統中自旋進動過程的集體激發態,其量子化的準粒子稱為磁子,每一個磁子攜帶一個普朗克常量的自旋角動量。與傳統金屬中的自旋極化傳導電子相比,基于自旋波的磁子具有以下的優點:1.磁子的傳遞具有無熱耗散和低阻尼的特點,在長距離的自旋信息傳播中具有顯著的優勢;2.磁子的波動屬性同時具備了振幅和相位兩個特性,可以突破傳統的馮·諾依曼體系的邏輯和計算架構,有可能成為后摩爾時代信息傳輸和處理的重要方式之一;3.基于磁子的超流、超導、玻色-愛因斯坦凝聚和約瑟夫森等宏觀量子效應也成為凝聚態物理的研究熱點。在傳統的磁子自旋電子學的研究中,微波是最常用的激發和檢測的方式,但微波器件的尺寸很難實現小型化。因此,要將磁子自旋器件應用到半導體大規模集成電路中,迫切需要發展基于電學方法的磁子自旋激發、調控與探測手段。
2012年至2016年,中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心磁學國家重點實驗室M02課題組研究員韓秀峰團隊,利用磁控濺射技術結合高溫熱處理工藝經過一系列樣品的制備和優化,克服了以往YIG只能在單晶GGG襯底上制備的限制,在Si-SiO2襯底上設計和制備出了Pt/YIG/Pt的重金屬/磁性絕緣體/重金屬?(HM/MI/HM)層狀異質結構,并且首次在該結構中觀測到了由亞利桑那大學教授張曙豐團隊通過理論預測的磁子拖拽效應,即由于YIG中磁子的激發與傳輸,一側Pt層中的電荷/自旋流可以在另一側Pt層中拖拽出相反的電荷/自旋流。該工作證實了磁性絕緣體可以作為磁子自旋的傳輸通道。
近日,韓秀峰團隊又創新性地采用YIG磁性絕緣體作為磁性電極、Au作為中間層、在GGG襯底上異質外延制備了高質量的YIG/Au/YIG這種新型的磁性絕緣體/金屬/磁性絕緣體(MI/NM/MI)——磁子閥結構,并且在該結構中首次觀測和發現了磁子閥效應(Magnon Valve Effect),即通過兩層磁性絕緣層的相對磁化方向取向可以調控磁子流的大小。首先,通過精細調控兩層YIG的晶體結構來產生不同的矯頑力,從而實現反平行的相對磁化取向;采用局域電流加熱的方式產生溫度梯度,通過縱向自旋塞貝克效應激發YIG中的磁子流,通過磁子閥的磁子流可以通過Pt中的逆自旋霍爾效應來實現電學的測量;進而發現了其中的磁子閥效應,即兩層YIG的相對取向可以控制通過該磁子閥的磁子流大小,其中室溫下平形態和反平行態的相對磁子閥比值(Magnon Valve Ratio,MVR)可以達到19%;揭示了磁子閥比值的大小主要取決于磁性絕緣體/金屬界面的磁子-電子自旋的轉換效率,該轉換效率的溫度依賴關系與理論計算的結果相一致;通過磁子閥比值與Au厚度的依賴關系的擬合,得出Au的自旋擴散長度為15.1nm,與自旋泵浦方法獲得的結果相一致。
該研究制備出的YIG/Au/YIG,即新型磁性絕緣體/中間層/磁性絕緣體(MI/NM/MI)磁子閥結構,其本身就是自旋信息傳遞和邏輯運算的一種基本磁子型核心單元器件,也是未來研發基于磁子流的電路、邏輯、存儲、二極管、晶體管、波導和開關等各類磁子型器件的材料與物理基礎。這表明,以磁性絕緣體中磁子作為自旋信息載體的一類新型自旋電子學核心器件具有重要的應用前景,在材料、物理和器件上的突破將有可能加快低能耗、可重寫、非易失和高頻率的新型計算機系列核心器件的誕生。 同時,該磁子閥結構能夠與現有的大規模集成電路工藝進行匹配,有助于未來磁子器件、自旋電子器件與半導體微電子器件的綜合集成與廣泛利用。
相關研究成果發表在《物理評論快報》上,并作為亮點文章(highlighted article)在其網站首頁重點推薦。美國物理學會的《物理》期刊的同步亮點評價稱:此類基于純自旋流的磁子晶體管(磁子閥)可導致一類新型磁子流電路及器件的誕生,會比傳統電子器件及電路更快、更高效。該研究得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院的資助。
圖1.(a),磁子閥結構、原理和測量示意圖;(b)-(c),GGG/YIG和YIG/Au/YIG區域的透射電鏡照片。
圖2.(a)-(b),磁子閥比值隨中間Au層厚度和溫度的依賴關系;(c)-(d),探測端ISHE電壓隨YIG磁化方向和加熱電流的依賴關系。
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