碳化硅晶圓的案例
不一樣的干貨分享 | 碳化硅晶圓劃片技術
因此，該工藝目前尚未應用到碳化硅晶圓生產環節中。
03
結束語
本文分析了目前碳化硅晶圓劃片的幾種工藝方法，結合工藝試驗和數據，比較各自的優劣和可行性。其中，激光隱形劃片與裂片結合的加工方法，加工效率高、工藝效果滿足生產需求，是碳化硅晶圓的理想加工方式。
文稿來源：半導體封裝工程師之家
干貨分享 | 碳化硅晶圓劃片技術
因此，該工藝目前尚未應用到碳化硅晶圓生產環節中。
03
結束語
本文分析了目前碳化硅晶圓劃片的幾種工藝方法，結合工藝試驗和數據，比較各自的優劣和可行性。其中，激光隱形劃片與裂片結合的加工方法，加工效率高、工藝效果滿足生產需求，是碳化硅晶圓的理想加工方式。
市場 | SiC市場迎來爆發期，全球最大碳化硅晶圓廠2022年初投產
同時，Cree首席執行官Gregg Lowe也再次確認，其位于紐約州馬西鎮的碳化硅（SiC）晶圓廠有望在2022年初投產，該廠于2019年開始建設，為“世界上最大”的碳化硅晶圓廠，將聚焦車規級產品，是科銳10億美元擴大碳化硅產能計劃的一部分，也是該公司有史以來最大手筆的投資。
同日，科銳宣布與意法半導體（ST）擴大現有的多年長期碳化硅（SiC）晶圓供應協議。根據新的供應協議，科銳在未來幾年將向意法半導體提供150毫米碳化硅裸片和外延片。
△Source：科銳官網
在工業市場，碳化硅解決方案可實現更小、更輕和更具成本效益的設計，更有效地轉換能源以開啟新的清潔能源應用。
展開 資訊 | SK：投資7000億！建SiC晶圓廠！
排名第一的科銳自2019年起投資10億美元在美國紐約州建設45萬平方米的碳化硅晶圓廠。如果晶圓廠按計劃于2022年投產，科銳的碳化硅晶圓廠產能將比2017年增加30倍以上。
來源：摩爾芯聞
圍攻SiC襯底龍頭
報道指出，這是Cree有史以來最大的生產投資，將為Wolfspeed碳化硅和碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）業務提供動能。這次產能擴大在2024年全部完工后，將帶來碳化硅晶圓制造產能的30倍增長和碳化硅材料生產的30倍增長，以滿足2024年之前的預期市場增長。Cree首席執行官Gregg Lowe在去年八月也再次確認，其位于紐約州馬西鎮的碳化硅（SiC）晶圓廠有望在2022年初投產。
按照微信公眾號“01芯聞”的作者所說，從Wolfspeed給出的碳化硅襯底總產能規劃來看，他們在2022財年和2024財年的8寸碳化硅襯底產能分別為每周2千3百片和3千3百片。假設這些襯底沒有作為材料銷售或者制作射頻器件，而是全部用來生產32平方毫米碳化硅MOSFET，理論上科銳的Durham 6寸線和MVF（Mohawk Valley FAB） 8寸線在2022財年和2024財年可以至多滿足一百七十萬臺和兩百四十萬臺電動汽車逆變器的需求。
與此同時，往八英寸碳化硅晶圓的過渡，也是Wolfspeed的回應方式之一，這也是業界先進正在追逐的目標。
在半導體行業觀察之前的文章《SiC，進入八英寸時代！》中，有對八英寸碳化硅晶圓的好處進行了描述。“01芯聞”的作者也指出，進入八英寸，每片晶圓中理論上可用的裸片數量（GDPW，又稱PDPW）大大增加。以32平方毫米的裸片為例，從六寸晶圓擴大到八寸晶圓，每片晶圓上的裸片數量增加了近90%， 且邊緣裸片的數量占比從14%減少了7%。
展開 大直徑SiC單晶材料的應用及前景分析
根據Ｙｏｌｏ公司統計，２０１７年４ｉｎ碳化硅晶圓市場接近１０萬片；６ｉｎ碳化硅晶圓供貨約１．５萬片；到２０２０年，４ｉｎ碳化硅晶圓的市場需求保持在１０萬片左右，單價將降低２５ ％；６ｉｎ碳化硅晶圓的市場需求將超過８萬片。預計２０２０～２０２５年，４ｉｎ碳化硅晶圓的單價每年下降１０ ％左右，市場規模逐步從１０萬片市場減少到８萬片，６ｉｎ晶圓將從８萬片增長到２０萬片；２０２５～２０３０年，４ｉｎ晶圓逐漸退出市場，６ｉｎ晶圓將增長至４０萬片，前景可期。
４ 結語
隨著我國碳化硅產業的不斷投入，制約著產業化發展的諸多瓶頸也逐步被一一攻克，并且有著良好的市場態勢，使得碳化硅產業能夠形成研發—市場雙循環格局，將碳化硅晶體的發展推向新的高度。再加之，我 國 政 府 對 半 導 體 產 業 的 持 續 投入，相信未來我國ＳｉＣ產業的發展一定能打破國際上的技術壁壘，在全球化發展的格局中占有一席之地。
來源：廣州半導體材料研究所
展開 800V“絕配”碳化硅
以目前的狀況，一片碳化硅晶圓也就裝備兩輛電動汽車。也就是說，以目前全球碳化硅晶圓60萬片的年產能，最多也就能夠滿足120萬輛電動汽車的需求。這還沒算充電樁等應用。而根據TrendForce集邦咨詢研究顯示,預計2025年全球對6英寸SiC晶圓需求可達169萬片。
再看特斯拉。2020年，特斯拉全球交付了將近50萬輛電動汽車；今年上半年的交付量已經達到了38.6萬輛，時近年底，預計全年的交付量至少是75萬輛。也就是說，目前全球碳化硅晶圓的產能，滿足了特斯拉之后，剩下不了多少。
那么，全球碳化硅晶圓方面，主要都有哪些玩家呢？按照2020上半年出貨量計算，科銳CREE占據了全球45%的市場份額，日本羅姆的子公司SiCrystal占據20%，II-VI占13%；中國企業的市場份額還比較低，其中天科合達占到5.3%，山東天岳則為2.6%。
從碳化硅的產業鏈整體來看，主要的SiC襯底、EPI外延片、器件、模組等環節，目前全球碳化硅市場基本被國外壟斷。根據Yole數據顯示，Cree、英飛凌、羅姆約占據了90％的SiC市場份額。
這里普及一下，SiC器件的制造成本中，有兩大工序是其重要組成部分。其中，SiC襯底成本約占總成本的47%，SiC外延的成本占比23%。而SiC襯底制備受限于SiC晶體生長速度慢、過程難以調控、生長多型多、切割難度大等多種問題，全球產能一直處于較低水平。
襯底方面，國際主流已經從4英寸向6英寸過渡，而作為襯底主要供應商的科銳Cree已經開發出8英寸襯底。國內方面，襯底主要供應商有天科合達、山東天岳、同光晶體等能夠供應3~6英寸的單晶襯底。
展開 日本視角：當下中國看液晶、未來中國看碳化硅？
例如，全球最大功率半導體廠家德國英飛凌與中國碳化硅廠家天科合達（TankeBlue）、天岳先進（SICC）簽署了購買碳化硅晶圓、晶錠的協議。此外，瑞士的意法半導體與中國最大的LED廠家、IC 廠家三安光電成立了合資公司。合資公司采用意法半導體自主研發的碳化硅工藝技術，為其生產專用碳化硅產品，以滿足中國客戶需求。由三安光電建工廠，為該合資企業提供200mm碳化硅晶圓。
上述兩家公司會非常謹慎以防止技術流失，也可能僅向中國企業采購材料。然而，在中美貿易摩擦的背景下，美國企業不會也不能與中國大陸企業締結上述合約。回顧歷史，針對日本業界相關人士提出的“與歐洲先進企業的合作最終會提升中國本土企業的技術實力”，并非“杞人憂天”。
中等規模的碳化硅廠家將無法生存
雖然歐洲、美國均制定了相關“芯片（CHIPS）法案”，旨在提高半導體的本土化生產占比、強化相關供應鏈，但其目標卻迥異。美國的目的在于“繼續保持其IT霸權，抑制中國發展”，歐洲的目的在于“確保不中斷汽車、工業機械供應鏈”。在“脫鉤（Decoupling）”發生后不久，美國一定程度上放棄了中國市場，但歐洲卻從未放棄。表面上歐洲是在緊跟美國步伐，其實歐洲始終在考慮如何最大限度地吸納中國市場。
雖然有觀點認為“未來的中國在半導體”，但自2014年中國啟動“國家項目”以來，已經過去十年，目前還沒有出現像太陽能電池、LED等由中國企業壟斷的產品。半導體不像太陽能電池、LED那樣簡單，而且還涉及到碳化硅的質量問題，因此對于中國企業而言，似乎不太容易追趕歐美先進企業。
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Lowe 表示，科銳與裝置制造商簽訂的長期晶圓供給合約價值現已突破13億美元，進而協助科銳推動產業從硅轉型至碳化硅。
同日，科銳擴大了與意法半導體現有多年長期碳化硅晶圓供應協議，科銳將在未來幾年內為意法半導體提供6吋碳化硅晶圓。
值得注意的是，今年7月，意法半導體宣布，ST瑞典北雪平工廠制造出首批8英寸SiC晶圓片，這些晶圓將用于生產下一代電力電子芯片的產品原型。
文稿來源：化合物半導體市場
圖片來源：拍信網
日本開發SiC新技術，能將缺陷降至原來的1%
報道指出，碳化硅晶圓極難加工。因為它是一種硬而脆的材料。迄今為止，碳化硅鬼片的平整化都是通過研磨或拋光來進行的。前者為單晶圓型，量產效率較差。后者是批處理類型，可以一次處理多張晶圓，但由于加工速度比硅片量產加工要慢，所以需要單位時間加工片數的6倍以上。SiC晶圓的直徑從6英寸增加到8英寸。未來，隨著市場規模的擴大，量產規模的擴大，需要能夠更高效地生產碳化硅晶圓的加工技術。
用于壓平晶圓、包裹或以拋光為代表的拋光技術被稱為適合批量生產的批量加工技術。用于拋光高硬度碳化硅由于即使使用金剛石漿液（以下簡稱“漿液”）拋光速度也不會增加，因此需要依靠單硅片加工直到鏡面加工（表面粗糙度Ra=1nm）。在拋光過程中，根據普雷斯頓的經驗法則，可以通過增加拋光平臺的旋轉速度和加工壓力來提高拋光速度。但存在的問題是，研磨液被平臺的離心力切割，摩擦熱難以繼續拋光，無法提高拋光速度。因此，我們試圖通過生產一種固定磨粒平臺來解決這些問題，其中將金剛石磨石成型為平臺，并將其與高速拋光設備相結合。（圖1）
圖2是碳化硅晶圓在各種拋光條件下的拋光速度對比圖。
在超過200rpm的平臺旋轉速度下，使用金屬平臺和漿料的加工變得困難。另一方面，當使用固定磨粒平臺時，確認即使在700rpm下平臺旋轉速度和拋光速度也是成比例的。這比使用漿料的典型加工條件（例如負載 200 g / cm 2，轉速：50 rpm）快約 12 倍，達到與傳統磨削相當的速度。
此外，高速拋光的 SiC 晶圓的 Ra 約為 0.5 nm，實現了與傳統鏡面研磨工藝相同的表面質量。
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報道指出，碳化硅晶圓極難加工。因為它是一種硬而脆的材料。迄今為止，碳化硅片的平整化都是通過研磨或拋光來進行的。前者為單晶圓型，量產效率較差。后者是批處理類型，可以一次處理多張晶圓，但由于加工速度比硅片量產加工要慢，所以需要單位時間加工片數的6倍以上。SiC晶圓的直徑從6英寸增加到8英寸。未來，隨著市場規模的擴大，量產規模的擴大，需要能夠更高效地生產碳化硅晶圓的加工技術。
用于壓平晶圓、包裹或以拋光為代表的拋光技術被稱為適合批量生產的批量加工技術。用于拋光高硬度碳化硅由于即使使用金剛石漿液
（以下簡稱“漿液”）
拋光速度也不會增加，因此需要依靠單硅片加工直到鏡面加工
（表面粗糙度Ra=1nm）
。在拋光過程中，根據普雷斯頓的經驗法則，可以通過增加拋光平臺的旋轉速度和加工壓力來提高拋光速度。但存在的問題是，研磨液被平臺的離心力切割，摩擦熱難以繼續拋光，無法提高拋光速度。因此，我們試圖通過生產一種固定磨粒平臺來解決這些問題，其中將金剛石磨石成型為平臺，并將其與高速拋光設備相結合。
（圖1）
圖2是碳化硅晶圓在各種拋光條件下的拋光速度對比圖。
在超過200rpm的平臺旋轉速度下，使用金屬平臺和漿料的加工變得困難。另一方面，當使用固定磨粒平臺時，確認即使在700rpm下平臺旋轉速度和拋光速度也是成比例的。這比使用漿料的典型加工條件
（例如負載 200 g / cm 2，轉速：50 rpm）
快約 12 倍，達到與傳統磨削相當的速度。
此外，高速拋光的 SiC 晶圓的 Ra 約為 0.5 nm，實現了與傳統鏡面研磨工藝相同的表面質量。
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投資8000萬；補助2000萬！山西將建2個SiC項目
▲ 碳化硅晶圓檢測“揭榜掛帥”，政府最高補助2000萬元。
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SiC芯片實驗室：
投資8000萬，月產5000片
據山西省商務廳網站公告，8月10日至13日，第三代半導體SiC實驗室項目與陽城開發區負責人達成合作協議，將建設SiC實驗室等產業基地，總投資175億元。
該項目核心團隊是由半導體技術專家組成，啟動資金8000萬元，建設實驗室等約2000平方米，總占地300畝，形成月產5000片碳化硅功率芯片制造能力。
開展SiC晶圓檢測
政府補助2000萬元
8月13日，山西省太原市發布了“揭榜掛帥”八個項目，其中包括中電科風華信息裝備股份有限公司的碳化硅晶圓檢測項目。
據介紹，風華信息裝備的“碳化硅（SiC）襯底缺陷多模態高分辨檢測技術及設備開發”，擬開發SiC晶圓多模式融合光學檢測系統、高精度掃描微位移平臺、缺陷智能識別分析系統，研制SiC襯底缺陷多模態高分辨檢測設備等關鍵裝備。
據企查查，風華信息成立于1998年12月3日，是一家平板顯示裝備企業，同時具有新型電子元器件、半導體和新能源工藝裝備研制及系統集成能力。
據太原市科技局介紹，這8個“揭榜掛帥”項目總投資近7億元，其中研發投入5億多元。研發經費由企業自籌為主，政府財政資金補助為輔，財政資金按項目研發投入總額的30%、最高2000萬元給予補助。
展開 1.35億！又一SiC項目將要量產
根據公告，浙江晶越半導體有限公司擬投資1.35368億元，將購置長晶爐、切割機、清洗機、研磨機等50多臺主要生產設備，采用長晶、切割、研磨、拋光、酸洗、清洗等技術和工藝，建設年產6英寸SiC晶片1.2萬片項目。
據介紹，晶越半導體成立于2020年7月21日，是一家由市政府和高科技團隊共同投資成立的第三代半導體企業。
根據嵊州新聞網報道，2020年6月20日，當地市經開區與溢起投資合伙企業、高冰博士(團隊)在上海正式簽署“晶越碳化硅晶圓項目”三方投資協議書。據悉，該項目簽約共分三期，總投資達100億元，一期投產后將具備月產1500片碳化硅晶圓的能力。
2021年1月，據《嵊州日報》報道，晶越半導體項目實驗室三臺長晶爐安裝完畢，已產出第二塊實驗晶體。
2021年2月1日，浙江新聞報道了嵊州市重點項目建設暨擴大有效投資推進會，其中提到要“確保晶越碳化硅等一批項目6月完成設備安裝，部分投產”。
2021年4月2日，在搜狐科技創新100芯片系列沙龍上，聞泰科技副總裁吳友文透露，當時聞泰控股股東布局的晶越半導體SiC碳化硅項目今年將良率達產。
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8寸碳化硅晶圓成為兵家必爭之地
看好第三代半導體未來發展，各大廠布局動作頻頻，如英飛凌今年2月宣布，投資20億歐元提升第三代半導體的制造能力；安森美半導體宣布，2024年起碳化硅年銷售額將達10億美元，同時計劃2025年前將碳化硅前道工藝?能擴大到目前的10倍以上，據傳安森美與特斯拉已達成碳化硅（SiC）長期協議。
氮化鎵功率半導體全球領導者GaN Systems指出，全氮化鎵車輛有助改善全球暖化問題，提早達成凈零碳排目標。電動車的逆變器可將電池中的直流電轉換為交流電，使用GaN晶體管可獲得更高的能源效率，行駛里程延長5%以上。有鑒于GaN Systems產品應用在消費電子、電動汽車、數據中心和工業電源等領域日益廣泛，今年2月GaN Systems宣布，擴大3倍營運團隊規模。
圖4 : 全氮化鎵車輛實現凈零碳排（Net Zero）目標。（Source：GaN Systems）
市場預估，未來8吋晶圓及基板可能成為兵家必爭之地。除了沃孚半導體、羅姆半導體、Ⅱ-Ⅵ已推出8吋碳化硅基板，英飛凌、意法半導體、安森美等大廠也積極布局8吋碳化硅晶圓產線。
圖5 : 未來8吋晶圓及基板可能成為兵家必爭之地。（Source：Wolfspeed）
大規模商業化之前先降低成本
不過，第三類化合物半導體在技術發展及應用上并非全無缺點，「第三類半導體因技術發展限制，成本尚未達到甜蜜點，而且各半導體有適合的應用范疇，無法大量取代硅基半導體市場。」
林若蓁進一步說明，碳化硅成本高居不下，主因在于基板和磊晶的制程困難，直到現在，碳化硅晶圓的成本仍占碳化硅組件的6成左右，需要發展更先進的技術與制程，才能因應日漸提升的碳化硅產能。
展開 總投資3億！湖南又增碳化硅項目
加入碳化硅
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湖南新增項目
總投資3億元
據懷化文摘消息，8月9日，湖南懷化高新區與
深圳艾兒維思
智能高科公司簽下了“
碳化硅晶圓
、單質碳晶體材料生產項目”入園合同。
該項目總投資3億元，分兩期建設。一期投資1億元，租賃標準化廠房約1.25萬m2，建設實施年產5000片碳化硅晶圓片，3萬噸單質碳晶體納米粉末，5噸銅基碳復合材料生產線項目。一期達產后預計年產值可達3億元、年納稅達1500萬元。
二期將投資2億元用于擴大再生產。項目全面達產后預計年產值可達10億元、年納稅達 5000 萬元。
據愛企查顯示，深圳市艾兒維思智能高科有限公司成立于2016年07月29日，主營智能數控軟件、智能產品等，公司位于深圳寶安區。
湖南還有5個項目
中車、三安、泰科天潤已投產
據“三代半風向”了解，湖南還有5個碳化硅相關項目，
中車、三安、泰科天潤
等都在湖南布局碳化硅產業（
.點這里.
）。
2017年8月，
中車時代
第三代功率半導體器件生產線生產廠房交付使用。同年11月，中車時代碳化硅器件項目通過科技成果鑒定。
今年6月23日，
三安
湖南碳化硅生產基地正式點亮投產，該項目總投資高達
160億
元，是全國首條、全球第三條碳化硅垂直整合產業鏈，其中碳化硅晶圓的年產能達到
36萬片
（
.點這里.
）。
今年7月22日，泰科天潤官網宣布，6英寸SiC生產線已通線，綜合良率90%以上。該項目總投資7億元，滿產后可實現6萬片/年的6英寸碳化硅功率芯片。
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