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这家厂商表示,SiC产能大增7倍,将进入八英寸

发布日期:2021-12-29 作者:网络
 
据台媒钜亨网报道,中国台湾厂商汉磊 近日指出,目前 6 吋 SiC 需求持续畅旺、产能满载,3 年内则产能将扩充至 5000 片,而汉磊也首度表态将进入 8 吋 SiC 制程,预期 8 吋 SiC 基板成本将大幅减少 2-3 成,汉磊也不缺席将打入,扩大营运动能。

汉磊目前 SiC、GaN 月产能约当 6 吋各约 1000 片,明年 SiC 产能将大幅提升,GaN 也将扩充至 2000 片;而日前法说会上,汉磊预估,未来 2-3 年将持续扩产 SiC,产能将达目前的 5-7 倍。

汉磊继续指出,目前 6 吋 SiC 产能持续满载,未来扩充的产能,成长动能集中在车用与太阳能。

至于 8 吋 SiC 制程,张载良指出,随著全球 SiC 晶圆龙头厂 Wolfspeed 大举扩产,相关产能将大增 30 倍,加上中国台湾、中国大陆许多厂商加入化合物半导体行列,未来 8 吋基板成本可望减少 20-30%,汉磊也不会缺席 8 吋 SiC 领域。

相较于 SiC 产能大幅扩增,张载良说,很多厂商都在佈局 GaN,包括台积电 、其他晶圆代工厂也都有在做,但 6 吋 GaN 适合做分离式元件,汉磊将专注在此领域,并在其中占有一席之地。

八英寸SiC的重重挑战

 

众所周知,以硅基为材料的晶圆已经开始从8英寸迈向了12英寸,硅晶圆的生产经验是否可以助力SiC晶圆向更大面积发展,与硅晶圆相比,SiC晶圆的生产难点又在哪里?

深圳基本半导体有限公司总经理和巍巍博士介绍道:“与硅材料芯片相比,8英寸和6英寸SiC生产的主要差别在高温工艺上,例如高温离子注入,高温氧化,高温激活等,以及这些高温工艺所需求的hard mask(硬掩模)工艺等。”

高温工艺关乎着SiC的良率,这也是各大SiC厂商所着力研发的关键环节之一。

而除了与硅晶圆在生产工艺上有所差异以外,在SiC从6英寸向8英寸发展的过程中也存在着一些差异。

““在功率半导体制造的离子注入、薄膜沉积、介质刻蚀、金属化等环节,8英寸碳化硅与6英寸SiC的差距不大。”和巍巍博士指出:“8英寸SiC的制造难点主要集中在衬底生长、衬底切割加工、氧化工艺。其中,衬底生长方面,扩径到8英寸,对衬底生长的难度会成倍增加;衬底切割加工方面,越大尺寸的衬底切割应力、翘曲的问题越显著;氧化工艺一直是碳化硅工艺中的核心难点,8英寸、6英寸对气流和温场的控制有不同需求,工艺需各自独立开发。”

显然,SiC向更大晶圆面积发展的路并不好走,在这一点上,从SiC从4英寸走向6英寸的过程中便可略窥一二——据 Yole 预测数据显示,2020 年4英寸SiC晶圆接近 10 万片,而 6英寸晶圆市场需求已超过8万片,预计将在2030年逐步超越4英寸晶圆。

如此来看,8英寸SiC市场还处于爆发的前夜,那么,国内外厂商是如何备战8英寸SiC时代的带来?他们现在的处于怎样一种情况。

全球八英寸SiC现状

 

从目前全球市场情况来看,目前SiC市场主要由Cree、英飞凌、罗姆半导体旗下SiCrystal、II-IV、新日铁住金及道康宁等国外厂商占据着。同时,根据市场的公开资料显示,这些厂商在进入6英寸生产后,在近两年来,其中一部分厂商又对其6英寸产线进行了扩产,并在积极推动SiC向8英寸发展。

从他们对8英寸SiC的布局进程上看,目前在工艺、设备方面,已有外延炉、高温氧化炉、高温激活炉等设备商业化的8英寸设备销售,并由多家国际巨头IDM厂家进行了采购。

在国际知名大厂中,Cree(科锐)、II-VI(高意)、SiCrystal(罗姆集团旗下子公司)、ST(意法半导体)等4家公司已拥有8英寸SiC衬底技术,并有部分公司展示了其8英寸衬底。Cree在2015年展示了8英寸SiC样品, 2019年完成了首批8英寸SiC晶圆样品的制样,正在美国达勒姆市新建的晶圆厂也规划以8英寸SiC产品为主。II-VI和SiCrystal也已经对外展示了8英寸SiC衬底样品,II-VI在样品展示上还早于Cree。

而按照各大厂商的量产计划来看,Cree的计划是在2024年8英寸SiC晶圆工厂规划达产;今年4月,II-VI也表示,未来5年内,将SiC衬底的生产能力提高5至10倍,其中包括量产直径8英寸的衬底;英飞凌方面则预计2023年左右开始量产8英寸衬底,以2025年为目标,量产8英寸SiC衬底器件。

和巍巍博士认为,随着8英寸SiC的到来,8英寸SiC可能会为产业带来以下几方面改变:

1.价格进一步降低:8英寸SiC量产后,器件价格相比于6英寸SiC进一步降低。

2.市场进一步发展:随着价格的进一步降低,碳化硅产品将进入更多的市场。

3.竞争进一步加剧:小尺寸(4英寸)碳化硅晶圆厂将逐步因为成本原因被淘汰。8英寸是目前硅基功率半导体的主流尺寸,当8英寸碳化硅成为市场主流后,更多的硅基半导体巨头将加入碳化硅的竞争中。

4.核心技术重要性凸显:随着技术不断发展,因为性能差距造成的成本差距将更为明显,技术能力相对薄弱的厂商将被逐渐淘汰。

国内八英寸SiC情况

 

从国内情况来看,国内在6英寸SiC产线上已经有所成绩,国内已知的6英寸SiC生产线有中电55所、中国中车、三安光电、华润微电子、积塔、燕东微电子(与深圳基本半导体共建)、国家电网等,碳化硅肖特基二极管制造水平紧跟国际大厂,大规模量产通过可靠性验证的MOSFET也技术日趋成熟。

根据安信证券的调研报告也显示,国内6英寸产线正在爬良过程中,未来 有望进一步提升,同时在加速进行对8英寸产线的研发。

就国内8英寸SiC产线的发展进程上看,国内已有一些公司和单位作为预研项目进行立项。这其中就包括,2020年10月,由中电科半导体持股的山西烁科晶体公司8英寸衬底片已经研发成功,即将量产;根据天科合达在科创板公布的招股书显示,其在2020年也启动了8英寸SiC晶片的研发。

同时,和巍巍博士也指出,要推进8英寸产线建设、加快产业发展,需要社会各方、各位同行及上下游合作伙伴携手合作、共同努力,例如:衬底厂商进一步获得低缺陷密度的晶体,并在衬底切割领域进一步降低翘曲;外延厂商加快突破低表面缺陷和低穿通型缺陷的外延工艺;器件厂商持续提高工艺能力及改进设计,降低量产成本,以应对国际厂商的冲击;下游应用端提供国产器件的测试、应用平台和机会,加快国产替代,扶持国产器件厂商,与器件厂商共同成长。

因此,我们也注意到了与8英寸SiC产业链相关的国内企业的布局,在设备和材料方面,2020年11月合肥露笑科技投资100亿元建设的SIC设备制造、长晶生产、衬底加工、外延制作等产业链的研发和生产基地开工,按照他们的计划,将在第二期、第三期分别达成年产 10 万片 8 英寸衬底片(二期)、年产 10 万片 8 英寸外延片和年产 15 万片 8 英寸衬底片(三期)的建设。
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