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碳化硅最為關(guān)鍵的技術(shù),亟待突破

2021-09-25
來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 碳化硅

  第三代半導(dǎo)體發(fā)展如火如荼,在碳化硅的領(lǐng)域,已掌握基板技術(shù)的美日大廠已成三雄鼎立,國(guó)內(nèi)也豪擲巨資想要在半導(dǎo)體領(lǐng)域大翻身,中國(guó)臺(tái)灣在碳化硅各個(gè)制程都有所著墨和布局,尤其是在關(guān)鍵的長(zhǎng)晶領(lǐng)域,需要高度關(guān)注。

  長(zhǎng)晶難度高,為關(guān)鍵瓶頸

  目前全球碳化硅由美日廠商寡占,其中的關(guān)鍵因素之一為美日廠掌握基板料源,而基板的生產(chǎn)中,又以長(zhǎng)晶難度最高,以傳統(tǒng)的硅材來(lái)說(shuō),通常費(fèi)時(shí)約3-4天即可以長(zhǎng)出約200-300cm的晶棒,但以目前碳化硅,可能要2個(gè)禮拜才能長(zhǎng)出不到10公分長(zhǎng)度,在產(chǎn)出上非常受限。

  另外,除了慢之外,碳化硅的長(zhǎng)晶過(guò)程非常高溫,以傳統(tǒng)的硅可能溫度在1,500度,但碳化硅的溫度可能會(huì)高達(dá)2,500度,所以在長(zhǎng)晶的過(guò)程中難度更高,也無(wú)法即時(shí)觀察晶體的生長(zhǎng)狀況,需要控制的因素也更復(fù)雜,也有可能在2周的長(zhǎng)晶過(guò)程后,最后發(fā)現(xiàn)晶棒沒(méi)長(zhǎng)好而報(bào)銷(xiāo),造成良率不佳。

  因此,碳化硅困難在于要可達(dá)商品化,也就是良率跟產(chǎn)量都要有穩(wěn)定性,這樣下游才有穩(wěn)定的料源,否則仍難以大量采用。

  長(zhǎng)晶進(jìn)度持續(xù)進(jìn)步

  有關(guān)長(zhǎng)晶,中國(guó)臺(tái)灣有不少有在著墨長(zhǎng)晶制程者,包括硅晶圓大廠環(huán)球晶在長(zhǎng)晶的部分,目前是4吋為自己可長(zhǎng)晶,產(chǎn)品也有小量出貨,至于6吋產(chǎn)品,環(huán)球晶在2019年時(shí)跟美國(guó)長(zhǎng)晶大廠GTAT簽訂長(zhǎng)約購(gòu)料協(xié)議,跟GTAT買(mǎi)晶棒來(lái)切片/磨片/拋光成基板,未來(lái)公司也是以可以自己長(zhǎng)6吋晶棒為目標(biāo),預(yù)計(jì)2022年上半年可再延伸到磊晶領(lǐng)域。

  另一家以長(zhǎng)晶切入者為太極旗下子公司盛新材料,盛新也是主要以長(zhǎng)晶為主,但也可以切片、磨片以及拋光,擁有16臺(tái)長(zhǎng)晶爐,其中一臺(tái)就是和母公司廣運(yùn)共同研發(fā)成功的長(zhǎng)晶爐,未來(lái)也是朝自制為主,目前4吋基板已有小量產(chǎn),驗(yàn)證已到一階段,客戶(hù)已有給了小量的訂單。

  另外也以碳化硅長(zhǎng)晶和晶圓加工生產(chǎn)的中砂轉(zhuǎn)投資的穩(wěn)晟,目前已進(jìn)入上柜輔導(dǎo)的程序但仍未IPO,也是切入4-6吋的碳化矽晶體,同時(shí)目標(biāo)開(kāi)發(fā)大尺吋的碳化矽長(zhǎng)晶以及晶圓加工技術(shù)。

  國(guó)際大廠發(fā)展速度有加快,我們需加緊腳步

  但另一方面,碳化硅美日領(lǐng)導(dǎo)廠商技術(shù)突破快速,主要廠商包括CREE、ROHM以及II-VI,雖然有助于碳化硅更快普及,但恐怕也讓后進(jìn)追兵更難趕上,再加上中國(guó)也砸下大錢(qián)投資,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也更火熱,環(huán)球晶董事長(zhǎng)徐秀蘭即表示,碳化硅快速成長(zhǎng)、技術(shù)也提升得很快,尤其8吋的進(jìn)度比預(yù)期快,本來(lái)她估計(jì)6吋占據(jù)市場(chǎng)主流約10年,但目前看來(lái)未來(lái)10年6吋仍重要,但8吋比預(yù)期更快約2年,尤其CREE做得最好最大、技術(shù)也提升得很快,拉高進(jìn)入障礙。

  環(huán)球晶內(nèi)部也希望快點(diǎn)趕上進(jìn)度,所以一直進(jìn)行增產(chǎn)、送樣以及小量出貨,客戶(hù)也在等,所以目前雖然第三代半導(dǎo)體占總營(yíng)收不到1%,但規(guī)劃的資本支出已是公司最大的單位之一。

  徐秀蘭認(rèn)為,臺(tái)灣在硅以及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相當(dāng)強(qiáng),現(xiàn)在在原本基礎(chǔ)上延伸至第三代半導(dǎo)體材料,客戶(hù)和分銷(xiāo)商重疊性高,臺(tái)灣目前也有很多研究單位在做化合物半導(dǎo)體,或者研究關(guān)鍵設(shè)備的開(kāi)發(fā),今年雖還不夠成熟但明年會(huì)更好,若臺(tái)灣加快腳步,讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈完整化,將會(huì)非常有利。




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