日本昭和電工宣布：八英寸SiC襯底樣品出貨
發(fā)布日期：2022-09-08 瀏覽次數(shù)：557
日廠第一家，日本昭和電工(Showa Denko KK)宣布，使用于碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體的8吋SiC磊晶晶圓(Epitaxial Wafer)已開始進行樣品出貨。 昭和電工7日發(fā)布新聞稿宣布，使用于SiC功率半導(dǎo)體的8吋(200mm)SiC磊晶晶圓已開始進行樣品出貨、成為日本國內(nèi)首家送樣8吋SiC磊晶晶圓的廠商。上述8吋SiC磊晶晶圓使用了昭和電工自制的SiC單晶晶圓。 昭和電工指出，和原先使用硅晶圓的功率半導(dǎo)體相比，SiC功率半導(dǎo)體的電力損耗更少、更不易發(fā)熱，來自電動車(EV)、再生能源領(lǐng)域的需求急增，而SiC磊晶晶圓為左右SiC功率半導(dǎo)體性能的關(guān)鍵零件。目前SiC功率半導(dǎo)體主要使用6吋(150mm)SiC磊晶晶圓進行生產(chǎn)，而隨著SiC磊晶晶圓大尺寸化、每片晶圓所能獲取的晶片數(shù)將變多，有助于提高生產(chǎn)效率、降低成本。 昭和電工表示，該公司為全球最大SiC磊晶晶圓外售廠商。 昭和電工目前已和東芝子公司「東芝電子元件及儲存裝置(ToshibaElectronic Devices & Storage)」、Rohm等多家廠商簽訂SiC磊晶晶圓的長期供應(yīng)契約。 SiC功率半導(dǎo)體需求旺、2030年估跳增11.8倍 日本市調(diào)機構(gòu)富士經(jīng)濟(Fuji Keizai)5月23日公布調(diào)查報告指出，因汽車/電子設(shè)備需求擴大，2022年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模(包含硅制產(chǎn)品和碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鎵等次世代功率半導(dǎo)體)預(yù)估將年增11.8%至2兆3,386億日圓，且之后市場規(guī)模將持續(xù)擴大，預(yù)估2030年將擴增至5兆3,587億日圓、將較2021年增加1.6倍(增加約160%)。 其中，2022年硅制功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)估將年增10.0%至2兆2,137億日圓，2030年預(yù)估將擴大至4兆3,118億日圓、將較2021年增加1.1倍；2022年SiC等次世代功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)估將年增58.7%至1,249億日圓，之后市場規(guī)模將呈現(xiàn)急速擴大，預(yù)估2030年將達1兆469億日圓、突破兆圓大關(guān)、將較2021年暴增12.3倍。 就次世代功率半導(dǎo)體的細項來看，2022年SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模(包含SiC-SBD、SiC-FET、SiC功率模組)預(yù)估將年增59.5%至1,206億日圓，2030年預(yù)估將擴大至9,694億日圓、將較2021年暴增11.8倍；2022年GaN功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)估將年增21.9%至39億日圓，2030年預(yù)估將擴大至305億日圓、將較2021年暴增8.5倍；2022年氧化鎵功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)估為3億日圓、2030年有望擴大至470億日圓。 邁向八英寸的SiC，我國差距沒想象中大！ 據(jù)“第三代半導(dǎo)體風(fēng)向”不完全統(tǒng)計顯示，目前Wolfspeed、羅姆、意法半導(dǎo)體、安森美、II-VI、Soitec、山西爍科以及中科院物理所等企業(yè)和機構(gòu)已經(jīng)成功研發(fā)出了8英寸SiC襯底，預(yù)計2022-2025年會逐步量產(chǎn)上市。
眾所周知，在硅材料和芯片上，我國半導(dǎo)體企業(yè)歷經(jīng)了一段艱苦而困難的追趕過程，那么在八英寸SiC上，我國的實際表現(xiàn)又如何呢？在具體介紹這個之前，我們先看一下碳化硅的優(yōu)勢。 按照山東大學(xué)晶體材料實驗室、南砂晶教授徐現(xiàn)剛在早前于南沙舉辦的“2022中國·南沙國際集成電路產(chǎn)業(yè)論壇——寬禁帶半導(dǎo)體論壇”上所說，碳化硅的熱導(dǎo)率為5，這個數(shù)字僅次于金剛石（熱導(dǎo)率22），但遠遠高于砷化鎵，由此可以看到它的熱導(dǎo)率性能非常好；與硅相比，碳化硅的帶隙是前者的3倍，飽和電子速率是前者的2倍，這從物理性質(zhì)上決定了它有非常好的性質(zhì)，有很好的應(yīng)用前景。 “碳化硅還有一個優(yōu)點，那就是它的硬度和金剛石差不多，高達9.8（金剛石是10）。另外，它的光學(xué)方面也有很好的優(yōu)點，也僅次于金剛石。這些優(yōu)點決定了上世紀(jì)50年代在尋找半導(dǎo)體材料的時候，就找到了碳化硅，但由于材料技術(shù)和設(shè)備的限制，這種材料一直默默無聞，沒有發(fā)展起來。但它們在‘高功率、高頻、高溫、高效’方面給我們提供了可能性”徐現(xiàn)剛教授補充說。 徐現(xiàn)剛教授表示，碳化硅材料的發(fā)展有一段很悠長的歷史。自1885年瑞典的科學(xué)家發(fā)明了碳化硅生長裝置以來（這個裝置目前我們還在沿用），我們就在其上把沙子和木炭這樣的核心原材料加熱到1500℃左右，通過導(dǎo)電，引發(fā)自蔓延反應(yīng)，形成碳化硅。 徐現(xiàn)剛教授同時指出，碳化硅的原材料來源于沙子，也就是二氧化硅，常用的是高純石英礦。而從碳化硅發(fā)明到現(xiàn)在，大部分時間的用途是非單晶的，都是用在磨料、砂輪、陶瓷和纖維上。但在1955年Lely發(fā)明了一個后來被稱為“Lely法”的制造工藝之后，碳化硅制造又有了新的選擇。 不過，徐現(xiàn)剛教授也直言，傳統(tǒng)的“l(fā)ely法”生長的難度非常高，這也是導(dǎo)致碳化硅單晶在最近六七十年的發(fā)展落后于硅單晶的原因。但在科學(xué)家于1978年修正了Lely法后，形成了我們目前常用的第三種方法。 “目前主流的單晶生長方法就是PVT和高溫CVD法，液相法在最近也逐步進入了大家的視線。對于這些制造方法來說，由于其需求的溫度非常高（熔體達到3000℃以上、5000kpa大氣壓以下），所以用傳統(tǒng)長單晶的方法很難實現(xiàn)，帶來了難度的增加。另外，雖然它們都叫碳化硅，但碳化硅還有一個同數(shù)據(jù)構(gòu)體，也就是說元素一樣、結(jié)構(gòu)不一樣（現(xiàn)在在自然界可以存在200多種類型），這樣很難控制它的唯一性生長。和傳統(tǒng)的硅單晶相比，碳化硅單晶生長是黑盒子系統(tǒng)，生長過程我們不可看，這些都增加了碳化硅單晶生長的難度?！毙飕F(xiàn)剛教授說。 即使如此難，但據(jù)徐現(xiàn)剛教授介紹，在過去幾十年的發(fā)展中，我國在碳化硅單晶研究也取得幾個階段性的進展： 第一階段 90年代光電的應(yīng)用，碳化硅作為襯底，成功應(yīng)用在光電領(lǐng)域，推動了碳化硅光電的進展； 第二階段 微波電子。由于國家的重大需求，推動了它在微波電子上的應(yīng)用，我們現(xiàn)在做的微波電子不比國外差。 第三階段 功率電子的應(yīng)用。希望上下游通力合作，在這方面趕超國外。 他進一步指出，國際上十年前突破了6英寸襯底技術(shù)，在“十三五”期間更是突破了8英寸襯底關(guān)鍵技術(shù)，并于今年成功導(dǎo)入量產(chǎn)。而我國在這上面也有三十多年的研究歷史。而他所在的山東大學(xué)從2000年開始啟動碳化硅單晶的生長工作，中間克服了多項關(guān)鍵技術(shù)。2011年，他們對其進行了產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，并成功轉(zhuǎn)化到山東天岳，把我們的襯底制備技術(shù)推向了市場。 “經(jīng)過多年的理論和技術(shù)攻關(guān)，我們也把碳化硅單晶直徑從6英寸擴展到了8英寸，通過X光分析，這些晶體質(zhì)量還是不錯的?！毙飕F(xiàn)剛教授在演講中表示。 據(jù)他所說，8英寸單晶的研發(fā)和跟種莊稼一樣，要有種子才能長出來。所以在制備的時候，首先第一步要得到種子，也就是籽晶?，F(xiàn)在的8英寸時代，國際和國內(nèi)都重視對種子的培養(yǎng)，所以我們第一代培養(yǎng)的是種子，并不是半晶圓，沒有進行摻雜，后續(xù)有了種子，我們才會進行第二步的摻雜?！拔覀儚?018年開始攻關(guān)了好久，突破8英寸的種子是非常難的，每次晶體從150mm邁向200mm的時候，每次只進展幾毫米，花費時間非常長，所以科研經(jīng)費也非常重要，能給我們投入一點，我們就能進步一點?！毙飕F(xiàn)剛教授教授強調(diào)。 在最后問到我們與國際在八英寸上的差距時，徐現(xiàn)剛教授回應(yīng)道：“國外在‘十三五’期間攻克了8英寸，且很快進行了導(dǎo)入量產(chǎn)。我們國內(nèi)非常重視，但這與我們科研實力條件的布局有關(guān)。目前我們已經(jīng)有了8英寸，差距也就是在兩到三年之內(nèi)。隨著大家的積極投入，這個時間的差距會越來越小”。 文章內(nèi)容整理自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！??！ 深圳市森利威爾電子有限公司
