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意法半导体:取得重大突破,已制造首批200mm碳化硅晶圆

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楼主 发表于:2021-08-11 08:47:58
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近日,全球半导体优势产商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)宣布,其瑞典北雪平工厂制造出首批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。

据了解,ST首批200mm SiC晶圆片质量较好,影响芯片良率和晶体位错的缺陷非常少。较低的缺陷率离不开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。除了晶圆片满足严格的质量标准外,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。意法半导体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。

作为第三代半导体的代表材料,碳化硅市场发展迅速。与硅材料相比,以碳化硅为衬底制造的半导体器件具备高功率、耐高压、耐高温、高频、低能耗、抗辐射能力强等优点,可广泛用于新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等现代工业领域。随着下游行业对半导体功率器件轻量化、高转换效率、低发热特性需求的持续增加,SiC在功率器件中取代Si成为行业发展的必然。

碳化硅产业链可分为三个产业环节,一是上游衬底,二是中游外延片,三是下游器件制造。从全球SiC器件开发参与者来看,目前以美国、欧洲、日本厂商为主。当中,德国英飞凌、日本罗姆、美国Cree(科锐)三家企业目前约占据90%的SiC市场份额,处于三足鼎立的龙头地位。罗姆曾在接受盖世汽车采访时表示,与2019财年(截至2020年3月31日)相比,预计2024财年(截至2025年3月31日)的罗姆的SiC生产能力将提升5倍以上。除了以上三家外,意法半导体、安森美等国外半导体企业亦取得不错的进展。

 
(图片来源:意法半导体官网)

目前,碳化硅半导体飞速发展,其中新能源汽车成为主要驱动力。正如意法半导体汽车和分立器件产品部总裁 Marco Monti 表示:“汽车和工业市场正在加快推进系统和产品电气化进程,SiC晶圆升级到200mm将会给我们的汽车和工业客户带来巨大好处。随着产量扩大,提升规模经济效益是很重要的。在覆盖整个制造链的内部SiC生态系统方面积累深厚的专业知识,可以提高我们的制造灵活性,更有效地控制晶圆片的良率和质量改进。”

在电气化车辆上,SiC功率半导体主要用于驱动和控制电机的逆变器、车载DC/DC转换器、车载充电器(OBC)等。“目前,电动车中的主驱逆变器仍以IGBT+硅FRD为主,但考虑到未来电动车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量,在车用半导体中,碳化硅一定会是未来趋势。