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大突破!意法半导体成功制造出200mm碳化硅晶圆

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7月27日消息,“意法半导体中国”官方微信宣布,意法半导体(简称“ST”)瑞典北雪平工厂成功制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圆片,这些晶圆将用于生产下一代电力电子芯片的产品原型。


资料显示,碳化硅一种宽禁带化合物半导体材料,相对于传统的硅材料来说,碳化硅属于第三代半导体材料的典型代表,其拥有禁带宽度宽、耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等特点,具有开关速度快、效率高的优势, 可大幅降低产品功耗、提高能量转换效率并减小产品体积。目前,碳化硅半导体器件主要应用于高压输变电、轨道交通、电动汽车、通讯基站等重要领域。

需要指出的是,而碳化硅材料的生长也效率非常低,并不像硅材料那样,可以相对容易的制备出数米长的晶棒。目前碳化硅生长出来体积也相对比较小,所以大多数情况下都只能制备成直径100mm或150mm晶圆。而且,碳化硅属于硬度非常高(碳化硅单晶材料莫氏硬度分布在9.2~9.6之间,仅仅比金刚石的硬度低0.5左右)的脆性材料,因此,碳化硅晶圆的制备损耗非常高(通常损耗高达三分之二),良率也比较低。

在第九届EEVIA年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会上,英飞凌电源与传感系统事业部市场总监程文涛就表示:“碳化硅材料的加工门槛非常高,因此目前这个行业主要的碳化硅厂商,都是一些IDM厂商。目前在SiC晶圆这一块,排在第一位的Cree差不多占了60%的市场,其次是美国II-VI公司,市场份额约为16%。”

此次,ST宣布成功制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圆片,确实令业界感到非常的震撼。

200mm的碳化硅晶圆相比与150mm的碳化硅晶圆相比,可用于制造集成电路的可用面积几乎扩大1 倍,使得产量和生产效率可以得到极大的提升。

此外,在良率方面,ST表示,依托于意法半导体碳化硅公司(前身是Norstel公司,2019年被ST收购)在SiC硅锭生长技术开发方面的深厚积累和沉淀,ST的首批200mm SiC晶圆片质量上乘,影响芯片良率和晶体位错的缺陷非常少。200nm碳化硅晶圆的合格芯片产量也达到了150mm碳化硅晶圆的1.8 - 1.9 倍。

ST表示,SiC晶圆升级到200mm标志着ST面向汽车和工业客户的扩产计划取得重要的阶段性成功,巩固了ST在这一开创性技术领域的领导地位。这项颠覆性技术可实现更高效的电能转换,更小的更轻量化的设计,节省更多的系统设计总体成本,这些都是决定汽车和工业系统成功的关键参数和因素。

不过,需要指出的是,目前SiC器件的生产线都还是150mm的产线,因此SiC晶圆升级到200mm,还需要对制造设备和整体支持生态系统进行升级更换。目前ST正在与供应链上下游技术厂商合作开发自己的制造设备和生产工艺。

资料显示,ST在SiC领域的领先地位归功于25年的专注和研发投入,拥有 70 多项专利。目前ST量产碳化硅产品STPOWER SiC是在卡塔尼亚(意大利)和宏茂桥(新加坡)两家150mm晶圆厂完成前工序制造,后工序制造是在深圳(中国)和布斯库拉(摩洛哥)的两家封测厂进行的。SiC晶圆升级到200mm属于公司正在执行的SiC衬底建新厂和内部采购SiC衬底占比超40%的生产计划。

编辑:芯智讯-浪客剑 资料来源:意法半导体中国

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