今年以來，國內(nèi)外碳化硅大廠動態(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)體觀察時表示，預(yù)計從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、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)最新動態(tài)
SiCrystal GmbH新廠奠基，產(chǎn)能擴大約三倍
7月5日，日本羅姆集團旗下子公司SiCrystal為新廠房舉行了奠基儀式，以擴大 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，并將配備最先進的技術(shù)，以進一步優(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)計于2026年初完工。并將為該地區(qū)創(chuàng)造新的就業(yè)機會。
天岳先進加快擴建8英寸碳化硅襯底產(chǎn)能
近日，上海臨港管委會網(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）項目”的環(huán)評公示信息，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)，并對現(xiàn)有6英寸碳化硅晶片部分工藝進行改造”。
公開資料顯示，上海天岳為天岳先進全資子公司，上海天岳公示環(huán)評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)進入實質(zhì)性階段。據(jù)悉，天岳先進臨港工廠已經(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，公司將分階段實施。
根據(jù)天岳先進披露，公司公司在臨港工廠建設(shè)上進行了超前布局，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、加強上車驗證、加強國際合作等提高市場競爭優(yōu)勢，企業(yè)技術(shù)則是最強的護城河。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，申請公布日為2024年6月28日，申請公布號為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℃下進行熱處理，再升高溫度進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，申請公布日為2024年6月28日，申請公布號為CN118263326A。
該申請涉及一種碳化硅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英寸升級到6英寸預(yù)計單片成本可降低50%；從6英寸到8英寸，成本預(yù)計還能再降低35%。同時，8英寸基板可以生產(chǎn)更多芯片，從而減少邊緣浪費。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（晶盛機電）、SICC Co（山東天岳先進科技）、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正處于一個快速成長和高度競爭的市場，規(guī)模經(jīng)濟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擴張計劃，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，2023年大約有12個與8英寸晶圓相關(guān)的擴產(chǎn)項目，其中8個項目由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個項目由泰科天潤、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碳化硅項目投資擴產(chǎn)，進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、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)計各廠商的共同努力將推動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，從價價格變化來看，據(jù)TrendForce集邦咨詢分析師表示：特別是在這幾年間，隨著中國廠商進入到整個碳化硅市場競爭之中，更是加速了整個碳化硅市場襯底價格的下降幅度。目前從整個碳化硅襯底價格的變化幅度看，6英寸導(dǎo)電型的碳化硅襯底價格，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。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、儲能。另外，還有像目前AI浪潮推動的服務(wù)器領(lǐng)域，其實隨著芯片的功耗不斷的增加，也是推動了整個服務(wù)器功率密度的提高，那這其實也對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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