今年以來，國內外碳化硅大廠動態(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）功率半導體生產工藝從6英寸升級為8英寸。
中國某頭部大廠生產負責人在近日接受全球半導體觀察時表示，預計從2026年至2027年開始，現(xiàn)在的6英寸碳化硅產品都將都將被8英寸產品替代。在本輪碳化硅6英寸轉換至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、天域半導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能釋放，推升碳化硅降本提質，加速入市。
1、碳化硅產業(yè)最新動態(tài)
SiCrystal GmbH新廠奠基，產能擴大約三倍
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 襯底的生產面積。
圖片來源：SiCrystal官網截圖
SiCrystal GmbH 將在紐倫堡東北部現(xiàn)有工廠正對面創(chuàng)建新的額外生產空間。新建筑將提供額外的 6,000 平方米生產空間，并將配備最先進的技術，以進一步優(yōu)化碳化硅晶圓的生產。與現(xiàn)有工廠的緊密距離將確保生產流程的緊密集成。包括現(xiàn)有建筑在內的 SiCrystal 的總生產能力將在 2027 年比 2024 年高出約三倍。據(jù)悉，該建設工程預計于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英寸碳化硅襯底產能
近日，上海臨港管委會網站近日發(fā)布了上海天岳“碳化硅半導體材料二期（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)內增加生產設備開展8英寸碳化硅晶片生產線建設，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英寸碳化硅襯底產能建設已經進入實質性階段。據(jù)悉，天岳先進臨港工廠已經達到年產30萬片襯底產能規(guī)劃目標。臨港工廠的8英寸碳化硅總體產能規(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上進行了超前布局，以適應產能的持續(xù)提升。隨著30萬片襯底產量的提前達產，公司在8英寸碳化硅產能建設上也可能超預期實現(xiàn)。
此外，眾多大廠都在通過提升產品質量和可靠性、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)技術則是最強的護城河。近期，天域半導體和芯聚能紛紛發(fā)布了最新的技術專利。
天域半導體“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）置于化學氣相沉積設備的外延爐中，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產物污染，在襯底與外延層間做好貫穿晶體缺陷的轉化，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、控制柵結構和分裂柵結構，第一摻雜區(qū)設置于襯底內；柵極溝槽設置于第一摻雜區(qū)內，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；控制柵結構設置于第一子溝槽內，控制柵結構包括控制柵導電層和控制柵介質層，控制柵介質層位于控制柵導電層與第一子溝槽的槽壁之間；分裂柵結構設置于第二子溝槽內，分裂柵結構包括分裂柵導電層和分裂柵介質層，分裂柵介質層包覆分裂柵導電層；控制柵介質層的介電常數(shù)和分裂柵介質層的介電常數(shù)不同。
2、碳化硅轉向8英寸，勢不可擋
根據(jù)中國SiC襯底制造商天科合達TankeBlue測算，從4英寸升級到6英寸預計單片成本可降低50%；從6英寸到8英寸，成本預計還能再降低35%。同時，8英寸基板可以生產更多芯片，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)內最早量產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。經過近8年的技術研發(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)量產的Wolfspeed外，還有英飛凌、博世、onsemi、意法半導體、ROHM等多家SiC襯底、外延廠商密集集中在今年或未來1-2年內實現(xiàn)8英寸產品的量產。
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（廣州南砂晶圓半導體技術）、Synlight Semiconductor Co（河北同光）、TanKeBlue Semiconductor Co（北京天科合達半導體）、Harbin KY Semiconductor（哈爾濱科友半導體）、IV Semitec（杭州干晶半導體）、Sanan Semiconductor（三安半導體）、Hypersics（江蘇超芯星半導體）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)模經濟比任何其他因素更為重要。領先的IDM廠商紛紛一改過去保守、沉穩(wěn)的戰(zhàn)略姿態(tài)，轉而積極投資SiC擴張計劃，期望建立領導地位。截至目前，全球已有超過10家廠商正在投資建設8英寸SiC晶圓廠?？梢灶A見，未來隨著市場規(guī)模不斷擴大，SiC領域的競爭也將更為激烈。
據(jù)集邦化合物半導體統(tǒng)計，2023年大約有12個與8英寸晶圓相關的擴產項目，其中8個項目由Wolfspeed、Onsemi、意法半導體、英飛凌、羅姆等全球廠商主導。其中，意法半導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可結合位于當?shù)氐暮蠖畏鉁y產線以及三安光電提供的配套襯底材料工廠，達到垂直整合效益。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。今年上半年，安森美onsemi、ST意法半導體、Infineon英飛凌、日本羅姆等又新增了多個碳化硅項目投資擴產，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、天科合達等中國廠商達成長期合作，也說明了中國襯底產品的質量受到認可。展望未來，預計各廠商的共同努力將推動8英寸基板技術的發(fā)展。
目前，6英寸、8英寸碳化硅襯底產品正在加速入市，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美金下滑到了當前的500美金左右。
碳化硅市場應用目前還主要由新能源汽車主導拉動。TrendForce集邦咨詢分析師表示：目前碳化硅功率元件主要應用在汽車領域，主要應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注，如工業(yè)領域的光伏、儲能。另外，還有像目前AI浪潮推動的服務器領域，其實隨著芯片的功耗不斷的增加，也是推動了整個服務器功率密度的提高，那這其實也對碳化硅提出了非常的需求。（來源：全球半導體觀察）
更多SiC和GaN的市場資訊，請關注微信公眾賬號：集邦化合物半導體。