碳化硅衬底,进化到12英寸!

科技确有核芯 2024-11-21 21:10:32

电子发烧友网报道(文/梁浩斌)碳化硅产业当前主流的晶圆尺寸是6英寸,并正在大规模往8英寸发展,在最上游的晶体、衬底,业界已经具备大量产能,8英寸的碳化硅晶圆产线也开始逐渐落地,进入试产阶段。

让人没想到的是,在8英寸碳化硅还远未大规模落地时,12英寸碳化硅衬底就已经悄然面世。

天岳先进发布300mm碳化硅衬底

在上周的德国慕尼黑半导体展上,天岳先进发布了行业首款300mm(12英寸)碳化硅衬底。

图源:天岳先进

300mm碳化硅衬底材料,能够进一步扩大单片晶圆上可用于芯片制造的面积,大幅提升合格芯片产量。在同等生产条件下,显著提升产量,降低单位成本,进一步提升经济效益,为碳化硅材料的更大规模应用提供可能。

天岳先进表示,通过增加300mm碳化硅衬底产品,打造了更多的差异化的产品系列,并在产品品质、性能等方面满足客户多样化的需求。

更大的晶圆尺寸,意味着单片晶圆所能够制造的芯片数量更多,晶圆边缘的浪费减少,单芯片成本降低。Wolfspeed的报告显示,以32mm为例,8英寸晶圆上的裸片数量相比6英寸增加近90%,同时边缘裸片数量占比从14%降低至7%,也就是说8英寸晶圆利用率相比6英寸提升了7%。

而如果增加到12英寸,晶圆表面积是8英寸的1.75倍,理想情况下,不考虑良率时,12英寸晶圆能够产出32mm2面积的裸片数量,是8英寸的两倍以上,而晶圆利用率只会进一步提高。

因此,12英寸碳化硅衬底能够帮助碳化硅产能再次跃升至新的水平。

碳化硅衬底演变历程

碳化硅衬底在过去很长时间里,一直都停留在6英寸的阶段。实际上早在2015年,多家公司,包括II-VI(现称Coherent) 、Cree(现为Wolfspeed),就首次在业界展示出8英寸的碳化硅衬底样品。

但由于在当时电动汽车市场还未真正爆发,碳化硅的需求一直都未得到确认,因此8英寸衬底的推进比较缓慢。

直到2019年,彼时的Wolfspeed宣布投入10亿美元建设新工厂,其中包括一座8英寸的碳化硅晶圆厂,自此才拉开了8英寸碳化硅的量产之路。

实际上,新能源汽车市场也是从2019年后才开始正式踏上快车道。从几家新能源头部车企来看,特斯拉2019年全球销量同比增长50%;比亚迪在2019年实际上则是迎来了一个低谷,经历了2020年疫情后,到2021年正式进入爆发增长阶段,2022年销量已经是2019年的接近4倍。

到了2020年,有越来越多的厂商陆续加入到8英寸碳化硅的投资中。国内方面,山西烁科晶体在这一年宣布成功研发8英寸碳化硅衬底,并即将实现量产;天科合达宣布开始启动8英寸碳化硅晶片的研发。

2022年ST、罗姆也相继展示8英寸SiC样品,并开始小批量生产。Wolfspeed也在这一年正式启动了其全球最大的8英寸碳化硅晶圆厂,并投产了首批产品。

在今年,国内已经有碳化硅衬底厂商大规模量产8英寸衬底,据称前期主要是向海外客户供应。

写在最后

实际上,博雅新材在今年3月也展示过12英寸的碳化硅晶锭,这是12英寸衬底的首次展出。不过目前8英寸衬底的产业链还在起步阶段,晶圆制造侧的8英寸产线目前市场上的保有量和产能还有很大的提升空间。从过去8英寸从首次亮相到真正量产用了7年多时间来看,相信碳化硅从8英寸切换到12英寸,中间还需要很长一段时间。

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