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盘点国内碳化硅产业进展,与海外企业究竟差距多少?
2023-10-20 来源:贤集网
2018

关键词: 半导体 晶圆 芯片

今年以来,众多企业均在提速布局8吋SiC。

近日,科友半导体首批8吋碳化硅衬底宣布下线,其他在今年内取得突破的企业还包括三安半导体、天成半导体及乾晶半导体等。


科友半导体:首批8吋SiC衬底下线

10月16日,科友半导体官微宣布,他们首批自产8英寸SiC衬底于9月份在科友产学研聚集区衬底加工车间成功下线,标志着科友在8英寸SiC衬底加工,以及大尺寸衬底产业化方面迈出了坚实一步。



据悉,科友半导体8英寸晶体直径超过210mm,厚度目前稳定在15mm以上。缺陷控制方面,8英寸晶体微管密度<0.1个cm-²,位错缺陷密度<5000个cm-²,晶体质量处于行业领先水平。

据了解,科友半导体成立于2018年5月,企业坐落于哈尔滨市新区,是一家专注于第三代半导体装备研发、衬底制作、器件设计、科研成果转化的国家级高新技术企业。

据”行家说三代半“此前报道,2023年4月,科友半导体8英寸SiC中试线正式贯通,并进入中试线生产;6月,科友半导体宣布实现了8英寸SiC单晶的量产关键技术突破,在晶体尺寸、厚度、缺陷控制、生长速率、制备成本及装备稳定性等方面取得可喜成绩。


国内实力与海外差距

最近天科合达在徐州发布了8英寸导电型SiC衬底,并公布了关键实测数据,表示多项指标均处于行业内领先水平。至于量产时间,公司透露8英寸的小规模量产时间定在2023年。

那么到底天科合达的衬底水平如何?官方的数据中,这次发布的8英寸SiC衬底EPD(蚀坑密度)小于4000/cm2、TSD(螺旋位错)能达到100/cm2以下、BPD(基面位错)达到200/cm2以下。

Wolfspeed在2021年曾分享过其当时8英寸SiC衬底的位错图,显示TSD和BPD分别为289/cm2和684/cm2,单从这两项数据上,确实天科合达的8英寸衬底已经超过Wolfspeed去年公布的数据。据了解,天科合达8英寸产品是基于6英寸MOS级的衬底进行研发,预计公司2025年底6英寸有效年产能可以达到55万片,同时6到8英寸可以根据实际需求进行快速产能切换。

不过目前天科合达公布的产品指标,显然距离大规模量产还有一段距离,最终的量产产品如何最快都要明年小规模量产,送样下游外延或器件厂商后才能做出判断。现阶段从下游厂商对6英寸SiC衬底产品的反馈来看,国内供应商产品的缺陷、良率相比海外龙头还有一定距离。

海外进度方面,SiC龙头Cree(Wolfspeed)早在2015年就宣布成功研发出8英寸SiC衬底,直至2019年完成了首批样品的制备。到了今年4月,Wolfspeed正式启用了其位于美国纽约州的莫霍克谷工厂,这也是全球第一个8英寸SiC晶圆厂;9月,公司宣布工厂已建造完成,所有设备已就位,预计年底之前向客户发货,并在2024年达产。

除了Wolfspeed之外,ST、罗姆也早已实现8英寸SiC衬底小规模试产。或许是受到需求的推动,此前ST、罗姆都规划在2024年开始大规模量产,但目前量产节点都被提前到了2023年。

其实国内8英寸SiC也有多家企业在进行研发,国内最早在2020年10月,烁科晶体就宣布成功研发8英寸SiC衬底,并在今年年初宣布实现8英寸N型SiC抛光片的小批量生产。今年8月,晶盛机电也宣布首颗8英寸N型SiC晶体成功出炉;9月,在ICSCRM国际碳化硅及相关材料论坛上,天岳先进分享了公司8英寸SiC衬底的最新研发情况,已自主扩径实现8英寸产品研发成功。

按照目前国内相关企业在8英寸SiC衬底上的进度,显然再一次拉近了在SiC衬底上与国际领先水平的距离。相较于6英寸衬底量产的7年时间差,如果进度理想的话,8英寸SiC衬底量产时间与海外龙头的差距可能会缩短至3年。




三安、天成、乾晶等成功研发出8吋SiC

据《2023年碳化硅(SiC)产业调研白皮书》统计,2023年以来,国内又新增7家8吋SiC企业。


东尼电子:8吋SiC获小批量订单

9月18日,东尼电子发布投资者关系活动记录表表示,公司8英寸碳化硅衬底处于研发验证阶段,已有小批量订单,后续将继续注重技术工艺研发,并持续推进验证量产进程。


三安:发布8英寸衬底

9月6日,三安半导体发布消息称,该公司携碳化硅全产业链产品亮相SEMICON Taiwan 2023。除了推出650V-1700V宽电压范围的SiC MOSFET外,三安半导体还首发了8英寸碳化硅衬底。

三安半导体表示,展会上有多家重要客户在详细询问三安半导体产品参数后,表示已经确认采购意向。


超芯星:获8英寸碳化硅订单

7月27日,超芯星官微宣布,他们已与国内知名下游客户签订了8英寸碳化硅深度战略合作协议。

超芯星透露,他们已于2022年成功研制出8英寸碳化硅衬底,未来他们将根据客户的扩产进度,为其提供优质衬底。


天成半导体:8吋SiC单晶技术获突破

6月22日,“行家说三代半”在调研中了解到,山西天成半导体实现了8吋SiC单晶技术研发突破。

天成半导体透露,他们这次开发出的8吋SiC单晶直径达到202mm,各项参数指标良好。


合盛硅业:8吋SiC研发顺利

5月31日,据合盛硅业官微消息,旗下SiC生产线已具备量产能力;更重要的是,他们的8英寸SiC衬底研发顺利,产品各项指标均处于业内领先水平。


乾晶半导体:采用电阻法研制8吋SiC

5月12日,浙江大学科创中心-乾晶半导体联合实验室已成功研制出厚度达27毫米的8英寸n型碳化硅单晶锭,并加工获得了8英寸碳化硅衬底片。

值得一提的是,该SiC单晶突破依托的是PVT多段式电阻加热策略。


盛新材料:产出8吋SiC

3月14日,据中国台湾媒体爆料,盛新材料已经成功产出台湾首片8吋SiC衬底。

盛新材料董事长谢明凯表示,这是台湾成功试产的首炉8吋SiC,由于台湾SiC供应链在8吋仍未成熟,包括没有8吋的SiC切晶、晶圆厂及元件等产能,所以此次是由台湾以外的伙伴完成首片8吋衬底。


碳化硅(SiC)未来技术发展趋势

未来SiC晶圆制造技术的发展趋势将朝着高质量、低成本、可持续性和多功能化的方向发展,以满足不断增长的市场需求。这些趋势将有助于促进SiC晶圆的广泛应用,并推动电子设备在高温、高频、高功率和高效能性方面的发展。以下是几个关键方面的深入分析:



SiC材料质量提升:未来制造SiC晶圆的趋势之一是不断提升SiC材料的质量。这包括减小晶格缺陷和提高晶体质量,以增加材料的可靠性和性能。通过精益的生长和处理技术,SiC晶圆的晶格缺陷可以降低,提高电子性能和可靠性。

大规模生产和降低成本:未来SiC晶圆制造将更加注重大规模生产和成本降低。这包括改进生长技术,如化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD),以提高产能和降低生产成本。此外,采用智能化和自动化生产流程有望进一步提高效率。

新型晶圆尺寸和结构:未来SiC晶圆的尺寸和结构可能会有所改变,以满足不同应用的需求。这可能包括更大直径的晶圆、异质结构或多层晶圆,以提供更多的设计灵活性和性能选择。

前瞻性制备技术:新的前瞻性制备技术,如电子束光刻、离子注入和氢退火等,有望改善SiC晶圆的加工和性能。这些技术可以用于微纳加工和制备特殊结构,从而拓宽应用领域。

能源效率和绿色制造:未来SiC晶圆的制造将更强调能源效率和绿色制造。采用可再生能源供电的工厂、绿色材料、废物回收和低碳排放生产过程将成为制造业的趋势。

整合多功能性:SiC晶圆的制造未来可能更加多功能化,将多种不同类型的器件集成到同一块晶圆上,提供更高的系统集成度,减小电子设备的尺寸和重量。

应用领域扩展:随着SiC晶圆制造技术的不断改进,预计它将应用于更广泛的领域,包括汽车、航空航天、电力电子、通信和医疗设备等,因此对不同应用的需求将推动技术的发展。

百谏方略(DIResaerch)研究统计,2023年全球碳化硅(SiC)晶圆市场销售额将达到8.55亿美元,预计2030年将达到21.89亿美元,2023-2030年复合增长率(CAGR)为14.37%。从地区层面分析,北美是最大的消费市场,2023年占全球市场份额43.17%。2023年北美碳化硅(SiC)晶圆市场销售额将达到3.24亿美元,预计2030年将达到8.07亿美元,2023-2030年复合增长率(CAGR)为13.92%。



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