今年以來，國內(nèi)外碳化硅大廠動(dòng)態(tài)交織，深刻體現(xiàn)行業(yè)從6英寸過渡到8英寸的加速步伐。
據(jù)外媒消息，意法半導(dǎo)體（ST）近日表示，將從明年第三季度開始將其碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝從6英寸升級(jí)為8英寸。
中國某頭部大廠生產(chǎn)負(fù)責(zé)人在近日接受全球半導(dǎo)體觀察時(shí)表示，預(yù)計(jì)從2026年至2027年開始，現(xiàn)在的6英寸碳化硅產(chǎn)品都將都將被8英寸產(chǎn)品替代。在本輪碳化硅6英寸轉(zhuǎn)換至8英寸市場競爭中，中國廠商的追趕速度不可忽視，目前包括天岳先進(jìn)、天科合達(dá)、天域半導(dǎo)體等廠商已在國際市場占有一席之地。未來在8英寸市場，中國廠商將會(huì)迎來更多的產(chǎn)能釋放，推升碳化硅降本提質(zhì)，加速入市。
1、碳化硅產(chǎn)業(yè)最新動(dòng)態(tài)
SiCrystal GmbH新廠奠基，產(chǎn)能擴(kuò)大約三倍
7月5日，日本羅姆集團(tuán)旗下子公司SiCrystal為新廠房舉行了奠基儀式，以擴(kuò)大 SiC 襯底的生產(chǎn)面積。
圖片來源：SiCrystal官網(wǎng)截圖
SiCrystal GmbH 將在紐倫堡東北部現(xiàn)有工廠正對(duì)面創(chuàng)建新的額外生產(chǎn)空間。新建筑將提供額外的 6,000 平方米生產(chǎn)空間，并將配備最先進(jìn)的技術(shù)，以進(jìn)一步優(yōu)化碳化硅晶圓的生產(chǎn)。與現(xiàn)有工廠的緊密距離將確保生產(chǎn)流程的緊密集成。包括現(xiàn)有建筑在內(nèi)的 SiCrystal 的總生產(chǎn)能力將在 2027 年比 2024 年高出約三倍。據(jù)悉，該建設(shè)工程預(yù)計(jì)于2026年初完工。并將為該地區(qū)創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)。
天岳先進(jìn)加快擴(kuò)建8英寸碳化硅襯底產(chǎn)能
近日，上海臨港管委會(huì)網(wǎng)站近日發(fā)布了上海天岳“碳化硅半導(dǎo)體材料二期（一階段）項(xiàng)目”的環(huán)評(píng)公示信息，公示信息顯示，上海天岳利用“現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)增加生產(chǎn)設(shè)備開展8英寸碳化硅晶片生產(chǎn)線建設(shè)，并對(duì)現(xiàn)有6英寸碳化硅晶片部分工藝進(jìn)行改造”。
公開資料顯示，上海天岳為天岳先進(jìn)全資子公司，上海天岳公示環(huán)評(píng)表明該公司的上海臨港工廠二期8英寸碳化硅襯底產(chǎn)能建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。據(jù)悉，天岳先進(jìn)臨港工廠已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)30萬片襯底產(chǎn)能規(guī)劃目標(biāo)。臨港工廠的8英寸碳化硅總體產(chǎn)能規(guī)劃約60萬片，公司將分階段實(shí)施。
根據(jù)天岳先進(jìn)披露，公司公司在臨港工廠建設(shè)上進(jìn)行了超前布局，以適應(yīng)產(chǎn)能的持續(xù)提升。隨著30萬片襯底產(chǎn)量的提前達(dá)產(chǎn)，公司在8英寸碳化硅產(chǎn)能建設(shè)上也可能超預(yù)期實(shí)現(xiàn)。
此外，眾多大廠都在通過提升產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性、加強(qiáng)上車驗(yàn)證、加強(qiáng)國際合作等提高市場競爭優(yōu)勢，企業(yè)技術(shù)則是最強(qiáng)的護(hù)城河。近期，天域半導(dǎo)體和芯聚能紛紛發(fā)布了最新的技術(shù)專利。
天域半導(dǎo)體“碳化硅外延片的生長工藝”專利公布
天眼查顯示，廣東天域半導(dǎo)體股份有限公司“碳化硅外延片的生長工藝”專利公布，申請(qǐng)公布日為2024年6月28日，申請(qǐng)公布號(hào)為CN118256991A。據(jù)悉，該發(fā)明提供了一種碳化硅外延片的生長工藝。
此碳化硅外延片的生長工藝包括依次的如下步驟：（I）將碳化硅襯底進(jìn)行前處理；（II）采用分子束外延設(shè)備于所述碳化硅襯底上形成第一碳化硅緩沖層；（III）置于化學(xué)氣相沉積設(shè)備的外延爐中，先于1000～1400℃下進(jìn)行熱處理，再升高溫度進(jìn)行氣相沉積以于所述第一碳化硅緩沖層上形成第二碳化硅緩沖層；（IV）于所述第二碳化硅緩沖層上外延生長出預(yù)定厚度的外延層。本發(fā)明的碳化硅外延片的生長工藝可消除反應(yīng)產(chǎn)物污染，在襯底與外延層間做好貫穿晶體缺陷的轉(zhuǎn)化，可完美的隔離外延缺陷。
芯聚能“碳化硅MOSFET器件及其制備方法”專利公布
天眼查顯示，廣東芯聚能半導(dǎo)體有限公司則公布了“碳化硅MOSFET器件及其制備方法”專利，申請(qǐng)公布日為2024年6月28日，申請(qǐng)公布號(hào)為CN118263326A。
該申請(qǐng)涉及一種碳化硅MOSFET器件及其制備方法，碳化硅MOSFET器件包括襯底、第一摻雜區(qū)、柵極溝槽、控制柵結(jié)構(gòu)和分裂柵結(jié)構(gòu)，第一摻雜區(qū)設(shè)置于襯底內(nèi)；柵極溝槽設(shè)置于第一摻雜區(qū)內(nèi)，且從襯底的正面開口并沿襯底的厚度方向延伸，柵極溝槽包括第一子溝槽和第二子溝槽，第二子溝槽位于第一子溝槽背離襯底的正面的一側(cè)；控制柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一子溝槽內(nèi)，控制柵結(jié)構(gòu)包括控制柵導(dǎo)電層和控制柵介質(zhì)層，控制柵介質(zhì)層位于控制柵導(dǎo)電層與第一子溝槽的槽壁之間；分裂柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于第二子溝槽內(nèi)，分裂柵結(jié)構(gòu)包括分裂柵導(dǎo)電層和分裂柵介質(zhì)層，分裂柵介質(zhì)層包覆分裂柵導(dǎo)電層；控制柵介質(zhì)層的介電常數(shù)和分裂柵介質(zhì)層的介電常數(shù)不同。
2、碳化硅轉(zhuǎn)向8英寸，勢不可擋
根據(jù)中國SiC襯底制造商天科合達(dá)TankeBlue測算，從4英寸升級(jí)到6英寸預(yù)計(jì)單片成本可降低50%；從6英寸到8英寸，成本預(yù)計(jì)還能再降低35%。同時(shí)，8英寸基板可以生產(chǎn)更多芯片，從而減少邊緣浪費(fèi)。簡單來說，8英寸基板的利用率更高，這也是各大廠商積極研發(fā)的主要原因。目前，6英寸SiC基板仍占主導(dǎo)地位，但8英寸基板已開始滲透市場。
從國際廠商情況看，Wolfspeed是行業(yè)內(nèi)最早量產(chǎn)8英寸SiC襯底的廠商。2015年，Wolfspeed向業(yè)界首次展示了8英寸SiC襯底樣品。經(jīng)過近8年的技術(shù)研發(fā)突破，2023年7月，Wolfspeed宣布其8英寸晶圓廠已開始向中國客戶出貨SiC MOSFET，表明其8英寸SiC襯底已批量出貨。除了已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的Wolfspeed外，還有英飛凌、博世、onsemi、意法半導(dǎo)體、ROHM等多家SiC襯底、外延廠商密集集中在今年或未來1-2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)8英寸產(chǎn)品的量產(chǎn)。
而從中國情況看，目前已有10多家企業(yè)8英寸SiC襯底進(jìn)入樣品和小規(guī)模生產(chǎn)階段。其中包括Semisic Crystal Co（山西爍科晶體）、JSJ（晶盛機(jī)電）、SICC Co（山東天岳先進(jìn)科技）、Summit Crystal Semiconductor Co（廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)）、Synlight Semiconductor Co（河北同光）、TanKeBlue Semiconductor Co（北京天科合達(dá)半導(dǎo)體）、Harbin KY Semiconductor（哈爾濱科友半導(dǎo)體）、IV Semitec（杭州干晶半導(dǎo)體）、Sanan Semiconductor（三安半導(dǎo)體）、Hypersics（江蘇超芯星半導(dǎo)體）等公司。除了上述公司外，目前研究8英寸基板的中國廠商還有很多，例如東尼電子、和盛硅業(yè)、天成半導(dǎo)體等。目前，中國基板制造商與國際巨頭的差距已明顯縮小。
TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，整體而言，SiC正處于一個(gè)快速成長和高度競爭的市場，規(guī)模經(jīng)濟(jì)比任何其他因素更為重要。領(lǐng)先的IDM廠商紛紛一改過去保守、沉穩(wěn)的戰(zhàn)略姿態(tài)，轉(zhuǎn)而積極投資SiC擴(kuò)張計(jì)劃，期望建立領(lǐng)導(dǎo)地位。截至目前，全球已有超過10家廠商正在投資建設(shè)8英寸SiC晶圓廠?？梢灶A(yù)見，未來隨著市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，SiC領(lǐng)域的競爭也將更為激烈。
據(jù)集邦化合物半導(dǎo)體統(tǒng)計(jì)，2023年大約有12個(gè)與8英寸晶圓相關(guān)的擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，其中8個(gè)項(xiàng)目由Wolfspeed、Onsemi、意法半導(dǎo)體、英飛凌、羅姆等全球廠商主導(dǎo)。其中，意法半導(dǎo)體與三安光電在中國成立的8英寸SiC合資工廠有望最快在今年年底通線，屆時(shí)ST可結(jié)合位于當(dāng)?shù)氐暮蠖畏鉁y產(chǎn)線以及三安光電提供的配套襯底材料工廠，達(dá)到垂直整合效益。另外3個(gè)項(xiàng)目由泰科天潤、芯聯(lián)集成、杰平方等中國廠商主導(dǎo)。今年上半年，安森美onsemi、ST意法半導(dǎo)體、Infineon英飛凌、日本羅姆等又新增了多個(gè)碳化硅項(xiàng)目投資擴(kuò)產(chǎn)，進(jìn)一步加劇了市場競爭。
在這場市場競爭中，中國廠商在襯底領(lǐng)域與國際大廠的差距已顯著縮小，英飛凌與天岳先進(jìn)、天科合達(dá)等中國廠商達(dá)成長期合作，也說明了中國襯底產(chǎn)品的質(zhì)量受到認(rèn)可。展望未來，預(yù)計(jì)各廠商的共同努力將推動(dòng)8英寸基板技術(shù)的發(fā)展。
目前，6英寸、8英寸碳化硅襯底產(chǎn)品正在加速入市，從價(jià)價(jià)格變化來看，據(jù)TrendForce集邦咨詢分析師表示：特別是在這幾年間，隨著中國廠商進(jìn)入到整個(gè)碳化硅市場競爭之中，更是加速了整個(gè)碳化硅市場襯底價(jià)格的下降幅度。目前從整個(gè)碳化硅襯底價(jià)格的變化幅度看，6英寸導(dǎo)電型的碳化硅襯底價(jià)格，大概是從三四年前的1000美金下滑到了當(dāng)前的500美金左右。
碳化硅市場應(yīng)用目前還主要由新能源汽車主導(dǎo)拉動(dòng)。TrendForce集邦咨詢分析師表示：目前碳化硅功率元件主要應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，主要應(yīng)用在汽車的主逆變器，以及像OBC、DC，或是車外的充電樁這些領(lǐng)域。值得注意的是，在一些非汽車的市場，其實(shí)碳化硅的市場也非常值得關(guān)注，如工業(yè)領(lǐng)域的光伏、儲(chǔ)能。另外，還有像目前AI浪潮推動(dòng)的服務(wù)器領(lǐng)域，其實(shí)隨著芯片的功耗不斷的增加，也是推動(dòng)了整個(gè)服務(wù)器功率密度的提高，那這其實(shí)也對(duì)碳化硅提出了非常的需求。（來源：全球半導(dǎo)體觀察）
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