晶盛機電宣布成功研發出8英寸N型SiC晶體

近日，晶盛機電通過官方微信公眾號宣布，經過晶體實驗室研發團隊半年多的技術攻關，8月12日，首顆8英寸（200mm）N型SiC（碳化硅）晶體成功出爐，晶盛第三代半導體材料SiC研發自此邁入8英寸時代，這是晶盛在寬禁帶半導體領域取得的又一標志性成果。

 

據介紹，此次研發成功的8英寸碳化硅晶體，晶坯厚度25mm，直徑214mm，是晶盛在大尺寸SiC晶體研發上取得的重大突破。不但成功解決了8英寸碳化硅晶體生長過程中溫場不均、晶體開裂、氣相原料分布等難點問題，同時還破解了碳化硅器件成本中襯底占比過高的難題，為大尺寸碳化硅襯底廣泛應用打下基礎。

資料顯示，碳化硅一種寬禁帶化合物半導體材料，相對于傳統的硅材料來說，碳化硅屬于第三代半導體材料的典型代表，其擁有禁帶寬度寬、耐高溫、耐高壓、高頻、大功率、抗輻射等特點，具有開關速度快、效率高的優勢， 可大幅降低產品功耗、提高能量轉換效率并減小產品體積。目前，碳化硅半導體器件主要應用于高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、通訊基站等重要領域。

需要指出的是，而碳化硅材料的生長也效率非常低，并不像硅材料那樣，可以相對容易的制備出數米長的晶棒。目前碳化硅生長出來體積也相對比較小，所以大多數情況下都只能制備成直徑100mm或150mm（4英寸或6英寸）晶圓。而且，碳化硅屬于硬度非常高（碳化硅單晶材料莫氏硬度分布在9.2～9.6之間，僅僅比金剛石的硬度低0.5左右）的脆性材料，因此，碳化硅晶圓的制備損耗非常高（通常損耗高達三分之二），良率也比較低。

在第九屆EEVIA年度中國電子ICT媒體論壇暨2021產業和技術展望研討會上，英飛凌電源與傳感系統事業部市場總監程文濤就告訴芯智訊：“碳化硅材料的加工門檻非常高，因此目前這個行業主要的碳化硅廠商，都是一些IDM廠商。目前在碳化硅晶圓這一塊，排在第一位的 Wolfspeed差不多占了60%的市場，其次是美國II-VI公司，市場份額約為16%。”

不過，隨著技術的推進，頭部的一些大廠也開始陸續推動8英寸的碳化硅晶圓的量產。相比6英寸的碳化硅晶圓，8英寸的碳化硅晶圓可用于制造集成電路的可用面積幾乎擴大1 倍，使得產量和生產效率可以得到極大的提升。

早在2015年Wolfspeed、羅姆、II-VI就已展示了8英寸碳化硅襯底，其中Wolfspeed投入10億美元建設新工廠，并在今年4月開始生產8英寸碳化硅等產品；

英飛凌在2020年9月宣布其8英寸碳化硅晶圓生產線已經建成；

羅姆旗下SiCrystal公司預計2023年左右開始量產8英寸襯底；

2021年7月，意法半導體率先宣布成功制造出首批8英寸碳化硅晶圓片。意法半導體表示，其首批8英寸碳化硅晶圓片質量上乘，影響芯片良率和晶體位錯的缺陷非常少。

Soitec在2022年5月發布了8英寸碳化硅襯底產品，其還在2022年3月啟動新晶圓廠建設計劃。

今年5月，法國Soitec半導體公司也發布了其首款 8英寸碳化硅 SmartSiC 晶圓。

不過，需要指出的是，目前碳化硅器件的生產線大都還是6英寸的產線，因此碳化硅晶圓升級到8英寸，還需要對制造設備和整體支持生態系統進行升級更換。目前頭部的廠商也正在與供應鏈上下游技術廠商合作開發自己的制造設備和生產工藝。