中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，全球半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)產(chǎn)商意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics，簡(jiǎn)稱ST)宣布，其瑞典北雪平工廠制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圓片，這些晶圓將用于生產(chǎn)下一代電力電子芯片的產(chǎn)品原型。
（圖片來(lái)源：意法半導(dǎo)體官網(wǎng)）
與 150mm晶圓相比，200mm晶圓可增加產(chǎn)能，將制造集成電路可用面積幾乎擴(kuò)大1 倍，合格芯片產(chǎn)量是150mm晶圓的1.8 – 1.9 倍。SiC晶圓升級(jí)到200mm標(biāo)志著ST面向汽車和工業(yè)客戶的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃取得重要的階段性成功，鞏固了ST在這一開創(chuàng)性技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，提高了電力電子芯片的輕量化和能效，降低客戶獲取這些產(chǎn)品的總擁有成本。
據(jù)了解，ST首批200mm SiC晶圓片質(zhì)量較好，影響芯片良率和晶體位錯(cuò)的缺陷非常少。較低的缺陷率離不開意法半導(dǎo)體碳化硅公司(前身是Norstel公司，2019年被ST收購(gòu))在SiC硅錠生長(zhǎng)技術(shù)開發(fā)方面的深厚積累和沉淀。除了晶圓片滿足嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，SiC晶圓升級(jí)到200mm還需要對(duì)制造設(shè)備和整體支持生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)更換。意法半導(dǎo)體正在與供應(yīng)鏈上下游技術(shù)廠商合作開發(fā)自己的制造設(shè)備和生產(chǎn)工藝。
作為第三代半導(dǎo)體的代表材料，碳化硅市場(chǎng)發(fā)展迅速。與硅材料相比，以碳化硅為襯底制造的半導(dǎo)體器件具備高功率、耐高壓、耐高溫、高頻、低能耗、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于新能源汽車、5G通訊、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域。隨著下游行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體功率器件輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性需求的持續(xù)增加，SiC在功率器件中取代Si成為行業(yè)發(fā)展的必然。
碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈可分為三個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，一是上游襯底，二是中游外延片，三是下游器件制造。從全球SiC器件開發(fā)參與者來(lái)看，目前以美國(guó)、歐洲、日本廠商為主。當(dāng)中，德國(guó)英飛凌、日本羅姆、美國(guó)Cree（科銳）三家企業(yè)目前約占據(jù)90％的SiC市場(chǎng)份額，處于三足鼎立的龍頭地位。羅姆曾在接受蓋世汽車采訪時(shí)表示，與2019財(cái)年（截至2020年3月31日）相比，預(yù)計(jì)2024財(cái)年（截至2025年3月31日）的羅姆的SiC生產(chǎn)能力將提升5倍以上。除了以上三家外，意法半導(dǎo)體、安森美等國(guó)外半導(dǎo)體企業(yè)亦取得不錯(cuò)的進(jìn)展。
目前，碳化硅半導(dǎo)體飛速發(fā)展，其中新能源汽車成為主要驅(qū)動(dòng)力。正如意法半導(dǎo)體汽車和分立器件產(chǎn)品部總裁 Marco Monti 表示：“汽車和工業(yè)市場(chǎng)正在加快推進(jìn)系統(tǒng)和產(chǎn)品電氣化進(jìn)程，SiC晶圓升級(jí)到200mm將會(huì)給我們的汽車和工業(yè)客戶帶來(lái)巨大好處。隨著產(chǎn)量擴(kuò)大，提升規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益是很重要的。在覆蓋整個(gè)制造鏈的內(nèi)部SiC生態(tài)系統(tǒng)方面積累深厚的專業(yè)知識(shí)，可以提高我們的制造靈活性，更有效地控制晶圓片的良率和質(zhì)量改進(jìn)。”
在電氣化車輛上，SiC功率半導(dǎo)體主要用于驅(qū)動(dòng)和控制電機(jī)的逆變器、車載DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器（OBC）等。“目前，電動(dòng)車中的主驅(qū)逆變器仍以IGBT+硅FRD為主，但考慮到未來(lái)電動(dòng)車需要更長(zhǎng)的行駛里程、更短的充電時(shí)間和更高的電池容量，在車用半導(dǎo)體中，碳化硅一定會(huì)是未來(lái)趨勢(shì)。
參考來(lái)源：
意法半導(dǎo)體制造首批200mm碳化硅晶圓. 意法半導(dǎo)體官網(wǎng)，中國(guó)粉體網(wǎng)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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