新聞詳細(xì)
近日，碳化硅廠商掀起一輪8英寸晶圓投資熱潮。除碳化硅龍頭Wolfspeed位于美國紐約州的8英寸晶圓廠實(shí)現(xiàn)小批量供貨外，英飛凌、意法半導(dǎo)體、三星、三菱電機(jī)以及部分國內(nèi)廠商，也紛紛宣布投入8英寸碳化硅生產(chǎn)線的建設(shè)。
碳化硅產(chǎn)業(yè)一向有“得材料者得天下”的說法，幾乎所有廠商都希望能鎖定優(yōu)質(zhì)襯底材料產(chǎn)能，在這一輪產(chǎn)業(yè)浪潮中搶占先機(jī)。不過，SiC材料生長緩慢并且邊緣缺陷較大，從6英寸向8英寸過渡，必將面臨更大的提高生產(chǎn)良率的挑戰(zhàn)，很難一蹴而就。這也意味著，碳化硅8英寸時(shí)代尚需一段時(shí)間才會(huì)到來，給予國內(nèi)碳化硅廠商一定的回旋時(shí)機(jī)。
8英寸碳化硅晶圓量產(chǎn)臨近
碳化硅襯底是整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中成本占比最大、技術(shù)門檻最高的環(huán)節(jié)，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的放量起著決定性作用。擴(kuò)大晶圓尺寸一向是半導(dǎo)體行業(yè)獲得更大晶片產(chǎn)能的不二法門。根據(jù)華雄統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從6英寸升級(jí)到8英寸，獲得的優(yōu)良裸片（die）數(shù)量可以增加20%～30%。因此， 這也驅(qū)使越來越多碳化硅大廠投入到這場碳化硅晶圓的“升級(jí)戰(zhàn)”當(dāng)中。2015年Wolfspeed便展示了8英寸碳化硅襯底。2019年5月，Wolfspeed宣布投入10億美元進(jìn)行莫霍克谷新廠的建設(shè)。近日其8英寸廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并向終端客戶批量出貨碳化硅MOSFET。不過據(jù)華雄集團(tuán)董事長朱峻咸預(yù)測，該廠當(dāng)前可能仍以小批量投產(chǎn)為主，尚未實(shí)現(xiàn)真正的規(guī)模量產(chǎn)。但這依然顯示出，Wolfspeed在推進(jìn)8英寸碳化硅上的決心。除此之外，包括意法半導(dǎo)體、英飛凌、Soitec、三菱電機(jī)、三星等新老廠商都在積極推進(jìn)8英寸碳化硅的開發(fā)。
2026-2027年或?qū)⑷孢M(jìn)入市場？
然而，碳化硅向8英寸升級(jí)并非易事，即便少數(shù)幾家公司能夠部分量產(chǎn)8英寸晶圓也不意味著碳化硅的8英寸時(shí)代就此到來。碳化硅襯底的生產(chǎn)有著很多難點(diǎn)，包括碳粉硅粉的合成、晶體的生長、晶錠加工等諸多細(xì)節(jié)步驟。從6英寸到8英寸的生長難度是幾何級(jí)增長。因?yàn)閿U(kuò)徑以后，需要更大的籽晶和制程，對(duì)溫度控制的難度會(huì)大幅提升。這些難度表現(xiàn)在，擴(kuò)徑生長、溫場控制、晶體生長及切割應(yīng)力等諸多方面，同時(shí)涉及大量核心參數(shù)的調(diào)整，如直徑、雜質(zhì)、均勻性、彎曲翹曲以及光滑度等。制約SiC大規(guī)模生產(chǎn)的主要因素并不是資金設(shè)備等方面的投入，而是碳化硅的生長性。怎樣讓晶圓長快、長厚、長大，這是綜合材料和工藝的問題，需要投入研究試驗(yàn)和積累。目前國內(nèi)外專家和各廠家正在加大投入攻克這些難題，未來3-5年內(nèi)或會(huì)有所突破。
國內(nèi)廠商不應(yīng)錯(cuò)過“早班車”
盡管現(xiàn)階段8英寸碳化硅只能實(shí)現(xiàn)小批量供貨，短期內(nèi)不會(huì)對(duì)市場造成較大影響。但是從長期來看，隨著技術(shù)的進(jìn)步，材料生長與切割工藝方面的問題必然會(huì)被突破，隨著成品率的提高也產(chǎn)能的增長，8英寸晶圓的芯片價(jià)格也必然會(huì)低于6英寸，并對(duì)碳化硅現(xiàn)有價(jià)格與產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生影響。
目前，國內(nèi)廠商也在積極布局8英寸碳化硅晶圓的開發(fā)與量產(chǎn)。不過，目前國內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的生產(chǎn)線仍以6英寸為主。雖然也有部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了8英寸送樣，但是“小批量量產(chǎn)”與“量產(chǎn)”是不同的，二者在良率、成本上有著本質(zhì)的差別?！爸袊髽I(yè)應(yīng)從長遠(yuǎn)的角度看到機(jī)遇，并相應(yīng)地調(diào)整戰(zhàn)略，加大投入力度，盡快實(shí)現(xiàn)8英寸碳化硅晶圓上的突破?！比A雄集團(tuán)董事長朱峻咸表示。為應(yīng)對(duì)新的的挑戰(zhàn)，國內(nèi)器件廠商應(yīng)與襯底、外延等原材料廠商積極配合，充分整合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，共同開發(fā)8英寸材料、工藝等技術(shù)，包括降低芯片導(dǎo)通電阻及芯片面積，提高單晶圓產(chǎn)出。同時(shí)整合國內(nèi)供應(yīng)鏈，利用國產(chǎn)襯底外延材料價(jià)格及產(chǎn)能優(yōu)勢，降低成本提高產(chǎn)出，在研發(fā)、技術(shù)、工藝、質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)化等多個(gè)維度全面提升核心競爭力。