國際

　　SiC領(lǐng)域進(jìn)展情況

　　企業(yè)再發(fā)布8英寸襯底。繼1月份ST宣布制造出首批8英寸SiC襯底后，5月份法國材料商Soitec也發(fā)布了首片8英寸SiC襯底。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國際上已有Wolfspeed、Rohm、ST、Onsemi、II-VI、Soitec等企業(yè)成功研發(fā)出了8英寸SiC襯底。隨著8英寸襯底的逐步量產(chǎn)，SiC功率器件成本大幅降低成為可能。

　　8英寸SiC外延片開發(fā)正在推進(jìn)。日本昭和電工宣布其“用于下一代綠色能源半導(dǎo)體的SiC晶圓技術(shù)”項(xiàng)目入選日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）“下一代數(shù)字基建”的研發(fā)計(jì)劃。該項(xiàng)目主要任務(wù)是開發(fā)8英寸SiC外延片，目標(biāo)是缺陷密度下降至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，進(jìn)而降低下一代功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)成本。此外，昭和電工3月份也宣布開始量產(chǎn)6英寸功率半導(dǎo)體SiC單晶襯底，實(shí)現(xiàn)了“襯底+外延”的整合。

　　車規(guī)級(jí)MOSFET持續(xù)推出。II-VI、PI、KEC等分別推出車規(guī)級(jí)SiC MOSEFT，電壓集中在1200V、1700V，特別是PI產(chǎn)品聲稱業(yè)界首款符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的汽車級(jí)開關(guān)電源IC。此外，英飛凌優(yōu)化了其650V SiC MOSFET，并將其CoolSiC產(chǎn)品系列擴(kuò)展至2kV；Onsemi則推出業(yè)界首款TOLL封裝的650V SiC MOSFET，可顯著提高能效和功率密度。Qorvo公司在第三代半導(dǎo)體射頻器件方面具有全球領(lǐng)先地位，其通過并購UnitedSiC公司，擴(kuò)大業(yè)務(wù)版圖，并在近期推出了第4代SiC FET，和采用UnitedSiC先進(jìn)共源共柵技術(shù)的智能集成電機(jī)控制器。

　　MOSFET模塊產(chǎn)品增多。Wolfspeed、TDSC（東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社）、英飛凌、三菱電機(jī)等紛紛推出新款SiC功率模塊，產(chǎn)品額定電壓多在1200V、1700V；功率模塊在封裝方面主要還是解決更小尺寸、更好擴(kuò)展性和更高功率密度。此外，新產(chǎn)品也都在積極推進(jìn)與標(biāo)準(zhǔn)IGBT的兼容。

　　應(yīng)用方面，新能源汽車用800V SiC逆變器加速推出。BorgWarner（博格華納）、McLaren Applied（麥克拉倫應(yīng)用技術(shù)）、Equipmake、Marelli（馬瑞利）紛紛推出800V SiC逆變器，以適應(yīng)新能源汽車對(duì)充電性能和整車運(yùn)行效率提升的需求。豐田、雷克薩斯、福特、大眾、奔馳等整車企業(yè)也加快SiC電驅(qū)應(yīng)用。

　　GaN領(lǐng)域進(jìn)展情況

　　襯底環(huán)節(jié)，豐田合成宣布成功制備出6英寸GaN單晶。豐田合成與大阪大學(xué)合作，采用鈉助溶劑液相法，在藍(lán)寶石襯底上生長出高質(zhì)量籽晶，然后再經(jīng)過HVPE法生長GaN單晶。此外，早在2021年6月，住友化學(xué)表示將投入100億日元（約5.86億人民幣），從2022年開始量產(chǎn)4英寸GaN單晶襯底并表示已經(jīng)成功制作了6英寸的GaN襯底，并加快量產(chǎn)技術(shù)的建立。

　　外延環(huán)節(jié)，韓國IVworks和應(yīng)用材料公司簽署聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，宣布共同開發(fā)1200V GaN外延片以應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電器。IVworksi表示此次合作將使用其自產(chǎn)的混合薄膜設(shè)備(MEB)生產(chǎn)6英寸和8英寸外延片，并通過混合MEB設(shè)備監(jiān)測(cè)GaN薄膜層的厚度，以此來提高產(chǎn)量。

　　GaN電力電子耐壓水平提高到1200V。EPC、Rhom、Transphorm、Cambridge GaN Devices 、Teledyne e2v HiRel、Odyssey Semiconductor等企業(yè)均推出了GaN FET或HEMT產(chǎn)品。其中，EPC推出新品最多，電壓涉及350V、200V和100V，包括超小型13.9mm2面積的40V、1.1mΩ GaN FET，以及采用芯片級(jí)封裝，適用于航空航天及應(yīng)用的耐輻射100V、3.9mΩ、345AGaN FETEPC7018，此外，EPC還推出了多款搭載GaN FET的轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)器和電源產(chǎn)品。Teledyne e2v HiRel和Cambridge GaN Devices產(chǎn)品耐壓為650VM; Transphorm在其900V基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其產(chǎn)品耐壓提高到1200V；Odyssey Semiconductor則是業(yè)界少數(shù)可以提供GaN垂直器件的企業(yè)，其最近推出的產(chǎn)品為耐壓700V，導(dǎo)通電阻為1mOhm/cm2的垂直器件，而且Odyssey 有望在2022年為少數(shù)客戶提供1200 V垂直GaN FET。

　　GaN射頻器件及應(yīng)用方面，Integra宣布其100V GaN射頻技術(shù)已經(jīng)開始面向美國和歐洲客戶進(jìn)行生產(chǎn)出貨，單個(gè)晶體管的功率等級(jí)高達(dá)5kW。意法半導(dǎo)體和MACOM宣布成功生產(chǎn)射頻Si基GaN原型；6月，中國臺(tái)灣穩(wěn)懋公司宣布推出全新的0.12μm GaN-on-SiC技術(shù)，該工藝適用于28V操作，并在29GHz頻段產(chǎn)生超過4W/mm的飽和輸出功率，線性增益為13.5dB，效率接近50%。

　　GaN光電子器件及應(yīng)用方面，從劍橋大學(xué)分拆出去的Micro LED公司Porotech宣布成功開發(fā)出天然紅InGaN基Micro LED顯示器，顯示面積為0.55英寸（對(duì)角線），分辨率為960 x 540，此技術(shù)在降低成本的同時(shí)，可最大限度地將波長提升至640nm或更高，從而改善更好地產(chǎn)品性能。

　　超寬帶材料方面，氧化鎵的研究熱度不減。上半年關(guān)于氧化鎵的多個(gè)研究成果基本都來自于日本，主要有Novel、大陽日酸及東京農(nóng)工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了6英寸葉片式 HVPE 設(shè)備，并首次成功地在6英寸測(cè)試晶圓（使用藍(lán)寶石襯底）上進(jìn)行了β-Ga2O3成膜，用HVPE法制造的β-Ga2O3外延片主要用于SBD和FET。此外，Novel Crystal Technology公司此前還宣布成功開發(fā)出溝槽型安培級(jí)1200V耐壓氧化鎵SBD。這極大推動(dòng)高耐壓氧化鎵SBD的商業(yè)化進(jìn)程。4月，大陽日酸宣布，其首臺(tái)氧化鎵（Ga2O3）MOCVD設(shè)備在東京農(nóng)工大學(xué)安裝落地，并通過驗(yàn)證。最新設(shè)計(jì)的氧化鎵MOCVD設(shè)備（型號(hào)為FR2000-OX）擁有1x2英寸晶圓的加工能力，能夠幫助制備復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)材料的研發(fā)。

　　國內(nèi)

　　SiC領(lǐng)域進(jìn)展情況

　　襯底環(huán)節(jié)，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)相繼宣布突破8英寸SiC襯底。山西爍科晶體和中科院物理所先后宣布突破8英寸SiC襯底這是國內(nèi)在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域取得的又一個(gè)標(biāo)志性進(jìn)展，成果后續(xù)產(chǎn)業(yè)化將有助于增強(qiáng)我國在SiC單晶襯底的國際競(jìng)爭(zhēng)力。此外，晶體厚度也在不斷提升，哈爾濱科友宣布其6英寸SiC導(dǎo)電型晶體厚度達(dá)到32mm。

　　外延方面，除瀚天天成、東莞東莞天域保持行業(yè)領(lǐng)先外，中電化合物宣布其外延產(chǎn)品通過車規(guī)級(jí)客戶審核。中電化合物目前可向客戶提供650V、1200V、1700V系列SiC外延片和GaN外延片產(chǎn)品，其產(chǎn)能達(dá)2萬片/年，未來3年可望達(dá)到8萬片，此外，公司產(chǎn)品獲得IATF16949質(zhì)量管理體系認(rèn)證。

　　器件方面，多個(gè)企業(yè)推出二極管和MOSFET產(chǎn)品。上半年，三安半導(dǎo)體、森國科、蓉矽半導(dǎo)體等企業(yè)宣布推出SiC二極管產(chǎn)品，電壓主要在650V和1200V，其中三安半導(dǎo)體650V 20ASiC二極管于2022年1月首批入選《汽車芯片推廣應(yīng)用推薦目錄》。

　　MOSFET方面，華潤微、清純半導(dǎo)體、芯塔電子、國星光電發(fā)布1200V SiC MOSFET新產(chǎn)品。特別是清純半導(dǎo)體發(fā)布國內(nèi)首款15V驅(qū)動(dòng)的1200V SiC MOSFET器件，相比18V驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)和制造工藝要求更高。此外，華潤微平面型1200V SiC MOSFET產(chǎn)品進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)階段。

　　模塊和應(yīng)用方面，在不斷推出新品之外，國產(chǎn)SiC模塊開始量產(chǎn)裝機(jī)。其中比亞迪1200V 1040A SiC模塊，功率再創(chuàng)新高。該模塊采用了雙面燒結(jié)工藝，可靠性提升、工藝優(yōu)勢(shì)明顯；國星光電SiC功率模塊規(guī)格覆蓋1200V電壓等級(jí)，20A-80A的電流范圍；臻驅(qū)科技SiC模塊產(chǎn)品應(yīng)用于上汽通用五菱；芯聚能APD系列SiC模塊用于smart精靈#1主驅(qū)。此外，在特高壓輸變電方面，國家電網(wǎng)全國產(chǎn)6500V/400A的SiC MOSFET模塊應(yīng)用于雄安新區(qū)柔性變電站。蔚來汽車則使用Onsemi的VE-Trac Direct SiC功率模塊，該模塊是集成式單側(cè)直接冷卻(SSDC)，采用六組配置，具有1.7mΩ的低導(dǎo)通電阻。集成針翅式基板可實(shí)現(xiàn)直接液體冷卻和易于組裝，從而實(shí)現(xiàn)最大功率輸出和更有效的散熱。

　　GaN領(lǐng)域進(jìn)展情況

　　GaN襯底，蘇州納維、中鎵半導(dǎo)體是持續(xù)開展GaN襯底研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。其中，蘇州納維實(shí)現(xiàn)了2英寸氮化鎵單晶襯底的生產(chǎn)（位錯(cuò)密度降低到104cm-2）、完成了4英寸產(chǎn)品的工程化技術(shù)開發(fā)、突破了6英寸的關(guān)鍵技術(shù)；中鎵2英寸GaN自支撐襯底也實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)銷售。

　　外延方面，晶湛半導(dǎo)體發(fā)布Full Color GaN?全彩系列LED產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)300mm外延。晶湛半導(dǎo)體發(fā)布12英寸GaN-on-Si HEMT外延片，在滿足大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用所需的漏電要求前提下，成功覆蓋200V、650V、1200V等不同擊穿電壓應(yīng)用場(chǎng)景需求，該技術(shù)突破充分融合Si基GaN與硅CMOS工藝優(yōu)勢(shì)，有望進(jìn)一步提高GaN功率芯片性能，大幅降低器件和系統(tǒng)成本。此外，廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所先進(jìn)材料平臺(tái)也制備了位錯(cuò)密度低至2.7×108cm-2且方塊電阻高達(dá)2.43×1011Ω/R的高質(zhì)量GaN外延層模板。

　　GaN功率器件方面，英諾賽科、華潤微、鎵未來、芯冠科技、國星光電等均推出GaN功率器件，產(chǎn)品以650V為主。此外，三安光電在其投資者互動(dòng)平臺(tái)表示Si基GaN產(chǎn)品完成約608家客戶工程送樣及系統(tǒng)驗(yàn)證，24 家進(jìn)入量產(chǎn)階段。

　　應(yīng)用端，聯(lián)想、Vivo、Realme等消費(fèi)類電子廠商快充新品均使用了GaN功率電子，但芯片仍主要來自于Navitas。

　　伴隨產(chǎn)業(yè)快速成長，國產(chǎn)裝備也不斷進(jìn)步。其中，北方華創(chuàng)一季報(bào)顯示其SiC長晶設(shè)備2022年出貨預(yù)超500臺(tái)；恒普科技推出新一代優(yōu)化版SiC電阻晶體生長爐；季華實(shí)驗(yàn)室、深圳納設(shè)智能先后發(fā)布6英寸SiC高溫外延設(shè)備；大族半導(dǎo)體首次發(fā)布激光切片（QCB技術(shù)），并同期發(fā)布了兩款全新設(shè)備：SiC晶錠激光切片機(jī)（HSET-S-LS6200）、SiC超薄晶圓激光切片機(jī)（HSET-S-LS6210）。以切割2cm厚度的晶錠，分別產(chǎn)出最終厚度350μm，175μm和100μm的晶圓為例，QCB技術(shù)可在原來傳統(tǒng)線切割的基礎(chǔ)上提升分別為40%，120%和270%的產(chǎn)能。此外，晶盛機(jī)電推出全自動(dòng)MPCVD法生長金剛石設(shè)備（型號(hào)XJL200A），成功生長出高品質(zhì)寶石級(jí)的金剛石晶體。

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