AI與HPC時代，對高效能、高穩(wěn)定性的半導(dǎo)體材料需求激增，碳化硅憑借其出色的熱導(dǎo)率、高擊穿電場強度及低開關(guān)損耗等特性，成為推動這些領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵力量。博世與Wolfspeed作為碳化硅技術(shù)的領(lǐng)航者，不斷突破技術(shù)邊界，為碳化硅的廣泛應(yīng)用鋪平道路。近期，兩家大廠傳出最新進展。
01、博世公布碳化硅技術(shù)路線圖
博世采用多代并行研發(fā)策略，推進SiC MOSFET技術(shù)演進，構(gòu)建了清晰的技術(shù)路線圖。隨著第三代至第五代產(chǎn)品推出，碳化硅器件性能、成本與可靠性將持續(xù)提升，支撐電動汽車市場規(guī)?；l(fā)展。
博世基于垂直溝槽結(jié)構(gòu)，穩(wěn)步推進各代SiC MOSFET技術(shù)。相同功率等級下，芯片尺寸縮小，功率密度和系統(tǒng)效率提升，為整車廠帶來成本優(yōu)勢與系統(tǒng)可擴展性。
第四代SiC MOSFET將縮小元胞尺寸，實現(xiàn)技術(shù)跨越。溝槽技術(shù)是實現(xiàn)極小尺寸元胞的先決條件。第五代則引入超結(jié)結(jié)構(gòu)，突破傳統(tǒng)單極型碳化硅材料在漂移區(qū)電阻的理論限制，降低導(dǎo)通電阻，優(yōu)化電場分布，提高高電壓下的穩(wěn)定性。
第五代技術(shù)設(shè)計與制造復(fù)雜度提升，研發(fā)團隊正探索適合的制造工藝與功率模塊架構(gòu)，預(yù)計2031年左右問世。
第四代SiC MOSFET改進包括：加深溝槽并減小寬度，使元胞尺寸縮小至2微米以下；提升功率密度，降低單位面積導(dǎo)通電阻；在成熟架構(gòu)上實現(xiàn)性能提升，無需引入新結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品將針對200毫米晶圓制造平臺開發(fā)，預(yù)計2029年前后進入市場。
博世自2024年起將碳化硅晶圓生產(chǎn)從150毫米過渡到200毫米，提高制造效率，降低成本。第二代碳化硅器件已受益于200毫米平臺，后續(xù)新一代產(chǎn)品將全面基于該平臺設(shè)計與生產(chǎn)，提高制造精度與一致性，為復(fù)雜器件結(jié)構(gòu)提供工業(yè)化基礎(chǔ)。
02、Wolfspeed 300 mm碳化硅技術(shù)賦能AI與HPC
近期，Wolfspeed展示了300 mm碳化硅技術(shù)平臺如何為下一代AI和HPC異構(gòu)封裝架構(gòu)提供可規(guī)?；牟牧匣A(chǔ)，實現(xiàn)熱管理、機械完整性和電氣集成方面的突破，并與行業(yè)制造基礎(chǔ)設(shè)施對齊。
圖片來源：Wolfspeed
Wolfspeed的碳化硅平臺在封裝堆疊多個層面創(chuàng)造價值：碳化硅熱擴散組件實現(xiàn)多向熱傳導(dǎo)，增加有效冷卻面積；碳化硅基中介層增強熱擴散，解決AI持續(xù)工作負載下的散熱瓶頸。
新興異構(gòu)集成趨勢放大了碳化硅在系統(tǒng)層面的影響：直接芯片液體冷卻改善芯片到冷卻劑的熱傳遞；封裝內(nèi)功率傳輸支持集成功率傳輸和隔離結(jié)構(gòu)，縮短功率傳輸路徑，改善電壓調(diào)節(jié)。
Wolfspeed認為，隨著行業(yè)向更高功率計算解決方案邁進，Wolfspeed 300 mm碳化硅平臺為下一代AI和HPC系統(tǒng)提供可靠基礎(chǔ)。通過與合作伙伴評估計劃，Wolfspeed與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴及研究機構(gòu)緊密協(xié)作，共同評估技術(shù)可行性、性能優(yōu)勢、可靠性及集成路徑，加速學(xué)習進程，降低采用風險，為未來AI工作負載所需的碳化硅-硅混合封裝架構(gòu)做好準備。
（集邦化合物半導(dǎo)體 Flora 整理）
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