盤(pán)點(diǎn)國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)展，與海外企業(yè)究竟差距多少？
今年以來(lái)，眾多企業(yè)均在提速布局8吋SiC。
近日，科友半導(dǎo)體首批8吋碳化硅襯底宣布下線，其他在今年內(nèi)取得突破的企業(yè)還包括三安半導(dǎo)體、天成半導(dǎo)體及乾晶半導(dǎo)體等。
科友半導(dǎo)體：首批8吋SiC襯底下線
10月16日，科友半導(dǎo)體官微宣布，他們首批自產(chǎn)8英寸SiC襯底于9月份在科友產(chǎn)學(xué)研聚集區(qū)襯底加工車(chē)間成功下線，標(biāo)志著科友在8英寸SiC襯底加工，以及大尺寸襯底產(chǎn)業(yè)化方面邁出了堅(jiān)實(shí)一步。
據(jù)悉，科友半導(dǎo)體8英寸晶體直徑超過(guò)210mm，厚度目前穩(wěn)定在15mm以上。缺陷控制方面，8英寸晶體微管密度＜0.1個(gè)cm-2，位錯(cuò)缺陷密度＜5000個(gè)cm-2，晶體質(zhì)量處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
據(jù)了解，科友半導(dǎo)體成立于2018年5月，企業(yè)坐落于哈爾濱市新區(qū)，是一家專(zhuān)注于第三代半導(dǎo)體裝備研發(fā)、襯底制作、器件設(shè)計(jì)、科研成果轉(zhuǎn)化的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。
據(jù)”行家說(shuō)三代半“此前報(bào)道，2023年4月，科友半導(dǎo)體8英寸SiC中試線正式貫通，并進(jìn)入中試線生產(chǎn)；6月，科友半導(dǎo)體宣布實(shí)現(xiàn)了8英寸SiC單晶的量產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)突破，在晶體尺寸、厚度、缺陷控制、生長(zhǎng)速率、制備成本及裝備穩(wěn)定性等方面取得可喜成績(jī)。
國(guó)內(nèi)實(shí)力與海外差距
最近天科合達(dá)在徐州發(fā)布了8英寸導(dǎo)電型SiC襯底，并公布了關(guān)鍵實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，表示多項(xiàng)指標(biāo)均處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。至于量產(chǎn)時(shí)間，公司透露8英寸的小規(guī)模量產(chǎn)時(shí)間定在2023年。
那么到底天科合達(dá)的襯底水平如何？官方的數(shù)據(jù)中，這次發(fā)布的8英寸SiC襯底EPD（蝕坑密度）小于4000/cm2、TSD（螺旋位錯(cuò)）能達(dá)到100/cm2以下、BPD（基面位錯(cuò)）達(dá)到200/cm2以下。
Wolfspeed在2021年曾分享過(guò)其當(dāng)時(shí)8英寸SiC襯底的位錯(cuò)圖，顯示TSD和BPD分別為289/cm2和684/cm2，單從這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)上，確實(shí)天科合達(dá)的8英寸襯底已經(jīng)超過(guò)Wolfspeed去年公布的數(shù)據(jù)。據(jù)了解，天科合達(dá)8英寸產(chǎn)品是基于6英寸MOS級(jí)的襯底進(jìn)行研發(fā)，預(yù)計(jì)公司2025年底6英寸有效年產(chǎn)能可以達(dá)到55萬(wàn)片，同時(shí)6到8英寸可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行快速產(chǎn)能切換。
不過(guò)目前天科合達(dá)公布的產(chǎn)品指標(biāo)，顯然距離大規(guī)模量產(chǎn)還有一段距離，最終的量產(chǎn)產(chǎn)品如何最快都要明年小規(guī)模量產(chǎn)，送樣下游外延或器件廠商后才能做出判斷。現(xiàn)階段從下游廠商對(duì)6英寸SiC襯底產(chǎn)品的反饋來(lái)看，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商產(chǎn)品的缺陷、良率相比海外龍頭還有一定距離。
海外進(jìn)度方面，SiC龍頭Cree（Wolfspeed）早在2015年就宣布成功研發(fā)出8英寸SiC襯底，直至2019年完成了首批樣品的制備。到了今年4月，Wolfspeed正式啟用了其位于美國(guó)紐約州的莫霍克谷工廠，這也是全球第一個(gè)8英寸SiC晶圓廠；9月，公司宣布工廠已建造完成，所有設(shè)備已就位，預(yù)計(jì)年底之前向客戶(hù)發(fā)貨，并在2024年達(dá)產(chǎn)。
除了Wolfspeed之外，ST、羅姆也早已實(shí)現(xiàn)8英寸SiC襯底小規(guī)模試產(chǎn)。或許是受到需求的推動(dòng)，此前ST、羅姆都規(guī)劃在2024年開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)，但目前量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)都被提前到了2023年。
其實(shí)國(guó)內(nèi)8英寸SiC也有多家企業(yè)在進(jìn)行研發(fā)，國(guó)內(nèi)最早在2020年10月，爍科晶體就宣布成功研發(fā)8英寸SiC襯底，并在今年年初宣布實(shí)現(xiàn)8英寸N型SiC拋光片的小批量生產(chǎn)。今年8月，晶盛機(jī)電也宣布首顆8英寸N型SiC晶體成功出爐；9月，在ICSCRM國(guó)際碳化硅及相關(guān)材料論壇上，天岳先進(jìn)分享了公司8英寸SiC襯底的最新研發(fā)情況，已自主擴(kuò)徑實(shí)現(xiàn)8英寸產(chǎn)品研發(fā)成功。
按照目前國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在8英寸SiC襯底上的進(jìn)度，顯然再一次拉近了在SiC襯底上與國(guó)際領(lǐng)先水平的距離。相較于6英寸襯底量產(chǎn)的7年時(shí)間差，如果進(jìn)度理想的話(huà)，8英寸SiC襯底量產(chǎn)時(shí)間與海外龍頭的差距可能會(huì)縮短至3年。
三安、天成、乾晶等成功研發(fā)出8吋SiC
據(jù)《2023年碳化硅（SiC）產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書(shū)》統(tǒng)計(jì)，2023年以來(lái)，國(guó)內(nèi)又新增7家8吋SiC企業(yè)。
東尼電子：8吋SiC獲小批量訂單
9月18日，東尼電子發(fā)布投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表表示，公司8英寸碳化硅襯底處于研發(fā)驗(yàn)證階段，已有小批量訂單，后續(xù)將繼續(xù)注重技術(shù)工藝研發(fā)，并持續(xù)推進(jìn)驗(yàn)證量產(chǎn)進(jìn)程。
三安：發(fā)布8英寸襯底
9月6日，三安半導(dǎo)體發(fā)布消息稱(chēng)，該公司攜碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品亮相SEMICON Taiwan 2023。除了推出650V-1700V寬電壓范圍的SiC MOSFET外，三安半導(dǎo)體還首發(fā)了8英寸碳化硅襯底。
三安半導(dǎo)體表示，展會(huì)上有多家重要客戶(hù)在詳細(xì)詢(xún)問(wèn)三安半導(dǎo)體產(chǎn)品參數(shù)后，表示已經(jīng)確認(rèn)采購(gòu)意向。
超芯星：獲8英寸碳化硅訂單
7月27日，超芯星官微宣布，他們已與國(guó)內(nèi)知名下游客戶(hù)簽訂了8英寸碳化硅深度戰(zhàn)略合作協(xié)議。
超芯星透露，他們已于2022年成功研制出8英寸碳化硅襯底，未來(lái)他們將根據(jù)客戶(hù)的擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)度，為其提供優(yōu)質(zhì)襯底。
天成半導(dǎo)體：8吋SiC單晶技術(shù)獲突破
6月22日，“行家說(shuō)三代半”在調(diào)研中了解到，山西天成半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了8吋SiC單晶技術(shù)研發(fā)突破。
天成半導(dǎo)體透露，他們這次開(kāi)發(fā)出的8吋SiC單晶直徑達(dá)到202mm，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)良好。
合盛硅業(yè)：8吋SiC研發(fā)順利
5月31日，據(jù)合盛硅業(yè)官微消息，旗下SiC生產(chǎn)線已具備量產(chǎn)能力；更重要的是，他們的8英寸SiC襯底研發(fā)順利，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。
乾晶半導(dǎo)體：采用電阻法研制8吋SiC
5月12日，浙江大學(xué)科創(chuàng)中心-乾晶半導(dǎo)體聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室已成功研制出厚度達(dá)27毫米的8英寸n型碳化硅單晶錠，并加工獲得了8英寸碳化硅襯底片。
值得一提的是，該SiC單晶突破依托的是PVT多段式電阻加熱策略。
盛新材料：產(chǎn)出8吋SiC
3月14日，據(jù)中國(guó)臺(tái)灣媒體爆料，盛新材料已經(jīng)成功產(chǎn)出臺(tái)灣首片8吋SiC襯底。
盛新材料董事長(zhǎng)謝明凱表示，這是臺(tái)灣成功試產(chǎn)的首爐8吋SiC，由于臺(tái)灣SiC供應(yīng)鏈在8吋仍未成熟，包括沒(méi)有8吋的SiC切晶、晶圓廠及元件等產(chǎn)能，所以此次是由臺(tái)灣以外的伙伴完成首片8吋襯底。
碳化硅(SiC)未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
未來(lái)SiC晶圓制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將朝著高質(zhì)量、低成本、可持續(xù)性和多功能化的方向發(fā)展，以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。這些趨勢(shì)將有助于促進(jìn)SiC晶圓的廣泛應(yīng)用，并推動(dòng)電子設(shè)備在高溫、高頻、高功率和高效能性方面的發(fā)展。以下是幾個(gè)關(guān)鍵方面的深入分析：
SiC材料質(zhì)量提升：未來(lái)制造SiC晶圓的趨勢(shì)之一是不斷提升SiC材料的質(zhì)量。這包括減小晶格缺陷和提高晶體質(zhì)量，以增加材料的可靠性和性能。通過(guò)精益的生長(zhǎng)和處理技術(shù)，SiC晶圓的晶格缺陷可以降低，提高電子性能和可靠性。
大規(guī)模生產(chǎn)和降低成本：未來(lái)SiC晶圓制造將更加注重大規(guī)模生產(chǎn)和成本降低。這包括改進(jìn)生長(zhǎng)技術(shù)，如化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD），以提高產(chǎn)能和降低生產(chǎn)成本。此外，采用智能化和自動(dòng)化生產(chǎn)流程有望進(jìn)一步提高效率。
新型晶圓尺寸和結(jié)構(gòu)：未來(lái)SiC晶圓的尺寸和結(jié)構(gòu)可能會(huì)有所改變，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。這可能包括更大直徑的晶圓、異質(zhì)結(jié)構(gòu)或多層晶圓，以提供更多的設(shè)計(jì)靈活性和性能選擇。
前瞻性制備技術(shù)：新的前瞻性制備技術(shù)，如電子束光刻、離子注入和氫退火等，有望改善SiC晶圓的加工和性能。這些技術(shù)可以用于微納加工和制備特殊結(jié)構(gòu)，從而拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。
能源效率和綠色制造：未來(lái)SiC晶圓的制造將更強(qiáng)調(diào)能源效率和綠色制造。采用可再生能源供電的工廠、綠色材料、廢物回收和低碳排放生產(chǎn)過(guò)程將成為制造業(yè)的趨勢(shì)。
整合多功能性：SiC晶圓的制造未來(lái)可能更加多功能化，將多種不同類(lèi)型的器件集成到同一塊晶圓上，提供更高的系統(tǒng)集成度，減小電子設(shè)備的尺寸和重量。
應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展：隨著SiC晶圓制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，預(yù)計(jì)它將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，包括汽車(chē)、航空航天、電力電子、通信和醫(yī)療設(shè)備等，因此對(duì)不同應(yīng)用的需求將推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。
百諫方略（DIResaerch）研究統(tǒng)計(jì)，2023年全球碳化硅(SiC)晶圓市場(chǎng)銷(xiāo)售額將達(dá)到8.55億美元，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到21.89億美元，2023-2030年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為14.37%。從地區(qū)層面分析，北美是最大的消費(fèi)市場(chǎng)，2023年占全球市場(chǎng)份額43.17%。2023年北美碳化硅(SiC)晶圓市場(chǎng)銷(xiāo)售額將達(dá)到3.24億美元，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到8.07億美元，2023-2030年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為13.92%。
