硅晶圓的案例
我們還能拿硅晶圓怎么辦？
環(huán)球晶強(qiáng)調(diào)，全球8 吋硅晶圓市場(chǎng)需求活躍，據(jù)SEMI 調(diào)查，8 吋半導(dǎo)體晶圓制造廠將從2017 年的194 個(gè)晶圓廠，至2022 年將增加到203 個(gè)晶圓廠，月產(chǎn)能需求將增加至少60 萬(wàn)片以上，將推升市場(chǎng)規(guī)模成長(zhǎng)；而SEMI 旗下的SMG 組織公布今年第2 季全球硅晶圓制造商市場(chǎng)最新統(tǒng)計(jì)，環(huán)球晶市占率18%，是全球第三大硅晶圓供應(yīng)商；在8 吋(含以下) 硅晶圓的市占率為24%，是全球第一大，可望直接受惠。
環(huán)球晶至今年第2 季，營(yíng)收已經(jīng)連續(xù)10 季成長(zhǎng)，下半年將進(jìn)入半導(dǎo)體市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)旺季，展望未來(lái)，來(lái)自車用電子、5G、記憶體、物聯(lián)網(wǎng)、AI 人工智慧、行動(dòng)裝置、高速運(yùn)算等應(yīng)用領(lǐng)域成長(zhǎng)，推升環(huán)球晶營(yíng)運(yùn)后市，今年訂單已滿載，海內(nèi)外各廠皆持續(xù)滿產(chǎn)能生產(chǎn)，今年的營(yíng)運(yùn)預(yù)期將再創(chuàng)歷史新高。
中國(guó)廠商的無(wú)可奈何
雖然中國(guó)是舉足輕重的芯片生產(chǎn)和需求國(guó)，但是在硅晶圓上面，中國(guó)廠商卻無(wú)能為力。雖然國(guó)內(nèi)硅片的參與者上海新昇在早前表示，他們的12英寸硅晶圓已經(jīng)通過(guò)了華力微電子的認(rèn)證，今年底產(chǎn)能可達(dá)10萬(wàn)片/月，而最終的產(chǎn)能高達(dá)60萬(wàn)片/月。
寧夏銀和預(yù)計(jì)本季開始試產(chǎn)8寸硅晶圓，而斥資超過(guò)70億元的新廠，今年第2季動(dòng)土，預(yù)計(jì)1年之后完工，希望可以打造8寸35萬(wàn)片與12寸22萬(wàn)片的月產(chǎn)能的生產(chǎn)基地；另外，四川經(jīng)略長(zhǎng)豐集成電路在四川自貢高新區(qū)也投資了8寸與12寸硅晶圓廠，已經(jīng)在今年第1季動(dòng)土，規(guī)劃1年后完工試產(chǎn)，未來(lái)希望可以達(dá)到合計(jì)月產(chǎn)50萬(wàn)片的規(guī)模。
但環(huán)球晶圓董事長(zhǎng)徐秀蘭也表示，大尺寸硅晶圓對(duì)中國(guó)本土廠商來(lái)說(shuō)，還是非常新的技術(shù)，才剛剛發(fā)展而已；合晶集團(tuán)營(yíng)業(yè)營(yíng)銷總部總經(jīng)理葉明哲表示，中國(guó)的技術(shù)還是跟不上國(guó)際大廠的腳步，尤其是在12寸的發(fā)展上，還有很長(zhǎng)的一段路要走。而事實(shí)也的確如此。
展開 8寸硅晶圓下半年看漲10％
由于需求強(qiáng)勁但庫(kù)存過(guò)低，8寸硅晶圓合約價(jià)終于要在第三季調(diào)漲，下半年價(jià)格漲幅約達(dá)5～10％。法人認(rèn)為有助于推升環(huán)球晶、合晶、嘉晶、臺(tái)勝科等業(yè)者下半年?duì)I收及獲利成長(zhǎng)。
8寸晶圓代工產(chǎn)能自去年下半年以來(lái)就一直供不應(yīng)求，但之前8寸硅晶圓仍處于庫(kù)存去化階段，直至今年第二季才開始出現(xiàn)供給吃緊情況，現(xiàn)貨價(jià)也止跌回穩(wěn)。隨著車用芯片及功率半導(dǎo)體、電源管理IC、面板驅(qū)動(dòng)IC、3D感測(cè)元件等8寸晶圓代工需求下半年持續(xù)轉(zhuǎn)強(qiáng)，包括IDM廠及晶圓代工廠手中的硅晶圓庫(kù)存明顯降低，下半年8寸硅晶圓市場(chǎng)供不應(yīng)求態(tài)勢(shì)確立。
由硅晶圓市場(chǎng)來(lái)看，12寸硅晶圓上半年早已供給吃緊，下半年同樣供不應(yīng)求，現(xiàn)貨價(jià)及合約價(jià)均已出現(xiàn)上漲趨勢(shì)。
展開 預(yù)警：硅晶圓將供過(guò)于求
半導(dǎo)體景氣轉(zhuǎn)弱，歐系外資認(rèn)為將影響最關(guān)鍵的上游硅晶圓原材料市況，悲觀認(rèn)為隨業(yè)界產(chǎn)能擴(kuò)充幅度超乎預(yù)期，將使硅晶圓市場(chǎng)陷入供過(guò)于求窘境。
歐系外資并進(jìn)一步調(diào)降全球前兩大半導(dǎo)體硅晶圓供應(yīng)廠日商信越（Shin-Etsu）與勝高（SUMCO）評(píng)等，同步由「優(yōu)于大盤」調(diào)降至「中立」，更將勝高目標(biāo)價(jià)由3,530日圓大砍至1,385日圓，調(diào)降幅度比腰斬還大、高達(dá)六成。
歐系外資指出，在根據(jù)12吋硅晶圓供應(yīng)能力及半導(dǎo)體廠投資狀況后，將勝高2019年度、2020年度營(yíng)益目標(biāo)分別砍至763億日圓（原先預(yù)估為1,021億日圓）、650億日圓（原估1,432億日圓)。
信越、勝高是全球前兩大半導(dǎo)體硅晶圓供應(yīng)商，外資看淡產(chǎn)業(yè)后市并調(diào)降兩家公司投資評(píng)價(jià)，引起關(guān)注。受外資看淡后市與調(diào)降評(píng)等沖擊，勝高昨天在日本股價(jià)重挫10.8%，信越也跌近4%；臺(tái)灣半導(dǎo)體硅晶圓族群昨天同步走弱，環(huán)球晶、臺(tái)勝科跌幅都超過(guò)3%，合晶跌幅近6%。
歐系外資認(rèn)為，當(dāng)下半導(dǎo)體硅晶圓供應(yīng)不足情況預(yù)估仍會(huì)持續(xù)、價(jià)格也將持續(xù)揚(yáng)升，但因業(yè)者擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模超預(yù)期，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不利，甚至?xí)故袌?chǎng)陷入供給過(guò)剩局面。
對(duì)歐系外資觀點(diǎn)，臺(tái)灣半導(dǎo)體硅晶圓業(yè)者認(rèn)為，市場(chǎng)供需確實(shí)同時(shí)增長(zhǎng)，但目前看來(lái)并無(wú)供過(guò)于求疑慮，單一研究機(jī)構(gòu)的報(bào)告仍需觀察。
一位不愿具名的硅晶圓廠主管表示，該歐系外資先前似乎對(duì)新增供給估計(jì)過(guò)低，現(xiàn)在修正后，卻有「太過(guò)」的可能。以今年7月該歐系外資預(yù)估值為例，至今年第4季全球12吋半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)能會(huì)增加到每月產(chǎn)出576萬(wàn)片，時(shí)隔僅三個(gè)月，該研究機(jī)構(gòu)上修第4季單月產(chǎn)出量到618萬(wàn)片，短期間內(nèi)預(yù)估數(shù)字落差太大，是否符合市況，仍需觀察。
展開 不一樣的干貨分享 | 碳化硅晶圓劃片技術(shù)
因此，該工藝目前尚未應(yīng)用到碳化硅晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。
03
結(jié)束語(yǔ)
本文分析了目前碳化硅晶圓劃片的幾種工藝方法，結(jié)合工藝試驗(yàn)和數(shù)據(jù)，比較各自的優(yōu)劣和可行性。其中，激光隱形劃片與裂片結(jié)合的加工方法，加工效率高、工藝效果滿足生產(chǎn)需求，是碳化硅晶圓的理想加工方式。
文稿來(lái)源：半導(dǎo)體封裝工程師之家
干貨分享 | 碳化硅晶圓劃片技術(shù)
因此，該工藝目前尚未應(yīng)用到碳化硅晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。
03
結(jié)束語(yǔ)
本文分析了目前碳化硅晶圓劃片的幾種工藝方法，結(jié)合工藝試驗(yàn)和數(shù)據(jù)，比較各自的優(yōu)劣和可行性。其中，激光隱形劃片與裂片結(jié)合的加工方法，加工效率高、工藝效果滿足生產(chǎn)需求，是碳化硅晶圓的理想加工方式。
市場(chǎng) | SiC市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)期，全球最大碳化硅晶圓廠2022年初投產(chǎn)
同時(shí)，Cree首席執(zhí)行官Gregg Lowe也再次確認(rèn)，其位于紐約州馬西鎮(zhèn)的碳化硅（SiC）晶圓廠有望在2022年初投產(chǎn)，該廠于2019年開始建設(shè)，為“世界上最大”的碳化硅晶圓廠，將聚焦車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，是科銳10億美元擴(kuò)大碳化硅產(chǎn)能計(jì)劃的一部分，也是該公司有史以來(lái)最大手筆的投資。
同日，科銳宣布與意法半導(dǎo)體（ST）擴(kuò)大現(xiàn)有的多年長(zhǎng)期碳化硅（SiC）晶圓供應(yīng)協(xié)議。根據(jù)新的供應(yīng)協(xié)議，科銳在未來(lái)幾年將向意法半導(dǎo)體提供150毫米碳化硅裸片和外延片。
△Source：科銳官網(wǎng)
在工業(yè)市場(chǎng)，碳化硅解決方案可實(shí)現(xiàn)更小、更輕和更具成本效益的設(shè)計(jì)，更有效地轉(zhuǎn)換能源以開啟新的清潔能源應(yīng)用。
展開 聚焦 | 突發(fā)，8寸晶圓下半年看漲10％
8寸硅晶圓上半年約是供需平衡情況，下半年預(yù)期會(huì)供給吃緊，在供應(yīng)商幾乎沒(méi)有擴(kuò)充產(chǎn)能情況下，業(yè)界預(yù)期8寸硅晶圓下半年現(xiàn)貨價(jià)將逐季上漲，以長(zhǎng)約為主的合約價(jià)在暌違近二年半時(shí)間后可望調(diào)漲，業(yè)界預(yù)期下半年價(jià)格漲幅介于5～10％。
包括環(huán)球晶、合晶、嘉晶、臺(tái)勝科等硅晶圓供應(yīng)商，現(xiàn)階段產(chǎn)能利用率均達(dá)滿載，對(duì)于下半年市況抱持樂(lè)觀看法，并且預(yù)期8寸及12寸硅晶圓都將供不應(yīng)求。由于晶圓代工廠、IDM廠、存儲(chǔ)器廠等客戶對(duì)明年展望樂(lè)觀，新增產(chǎn)能逐步開出，并預(yù)期硅晶圓供貨將更為吃緊，所以簽訂長(zhǎng)約意愿明顯提高，對(duì)于明年8寸硅晶圓價(jià)格續(xù)漲亦有高度共識(shí)。
環(huán)球晶前五個(gè)月合并營(yíng)收年增11.1％達(dá)246.07億元，合晶前五個(gè)月合并營(yíng)收年增32.5％達(dá)39.44億元，嘉晶前五個(gè)月合并營(yíng)收年增11.2％達(dá)7.40億元，表現(xiàn)均優(yōu)于去年同期。法人指出，第二季硅晶圓廠營(yíng)收普遍來(lái)看均將略優(yōu)于第一季，而下半年8寸及12寸硅晶圓銷售量及價(jià)格同步上升，營(yíng)收成長(zhǎng)動(dòng)能將明顯轉(zhuǎn)強(qiáng)，且長(zhǎng)約比重逐步提升將有助于獲利表現(xiàn)。
展開 光伏企業(yè)危機(jī)：過(guò)度囤貨、哄抬物價(jià)，出現(xiàn)違約、毀約，減產(chǎn)甚至停產(chǎn)
而它的孿生兄弟——半導(dǎo)體硅晶圓市況早已不容樂(lè)觀。
圖：各大半導(dǎo)體硅晶圓制造商原增產(chǎn)計(jì)劃
4月份，全球第二大硅晶圓制造商SUMCO表示，硅晶圓市場(chǎng)正呈現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、前所未見的短缺。其中8英寸硅晶圓訂單已遠(yuǎn)超公司目前產(chǎn)能，公司和主要大客戶皆呈現(xiàn)無(wú)庫(kù)存狀態(tài)。
由于自2008年以來(lái)沒(méi)有任何新廠投入擴(kuò)產(chǎn)，SUMCO依靠現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行增產(chǎn)已經(jīng)接近極限。
圖：半導(dǎo)體硅晶圓
同月，國(guó)內(nèi)重要的半導(dǎo)體硅晶圓供應(yīng)商中環(huán)股份表示，公司以8-12英寸為主的集成電路用硅片產(chǎn)銷規(guī)模持續(xù)高速增長(zhǎng)，一季度業(yè)績(jī)同比大漲80%，半導(dǎo)體硅片整體處于嚴(yán)重供不應(yīng)求的狀態(tài)。
芯片大師從上游某頭部半導(dǎo)體設(shè)備廠商了解到，盡管前期面臨疫情、設(shè)備短缺等威脅，目前國(guó)內(nèi)各大晶圓代工廠的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃總體順利。
在上游半導(dǎo)體硅晶圓極為保守的增產(chǎn)計(jì)劃下，一旦晶圓代工產(chǎn)能和需求持續(xù)增長(zhǎng)，部分客戶可能將重蹈光伏業(yè)“無(wú)米下鍋”的覆轍。
展開 科普：芯片中的“層”，“層層”全解析！
并且，在硅晶圓上整齊排滿了數(shù)量巨大的相同芯片，經(jīng)過(guò)制造工藝的各道工序后，這些芯片也將被同時(shí)加工出來(lái)。
一、材料介質(zhì)層 vs 電路層
參見圖3，芯片布圖上的每一層圖案用不同顏色標(biāo)示。對(duì)應(yīng)每一層的圖案，制造過(guò)程會(huì)在硅晶圓上制做出一層由半導(dǎo)體材料或介質(zhì)構(gòu)成的圖形。本文把這些圖形層稱之為材料介質(zhì)層。例如P型襯底層、N型擴(kuò)散區(qū)層、氧化膜絕緣層、多晶硅層、金屬連線層等。芯片布圖有多少層，制造完成后的硅晶圓上基本就有多少材料介質(zhì)層。根據(jù)工藝安排，材料介質(zhì)層的層數(shù)也許還會(huì)有增加。
圖3.芯片布圖中的晶體管與硅片上制作而成的立體的晶體管的對(duì)應(yīng)示意圖
芯片制造就是按照芯片布圖，在硅晶圓上逐層制做材料介質(zhì)層的過(guò)程。材料介質(zhì)層在硅晶圓上疊加在一起，就形成了整個(gè)芯片上，乃至整個(gè)硅晶圓上所有的電路元器件。它們主要包括晶體管(三極管)、存儲(chǔ)單元、二極管、電阻、連線、引腳等。
圖4.芯片微觀示意圖 (從材料介質(zhì)層角度看是縱橫交錯(cuò)的線條，從電路層角度看是平鋪在硅片上的一層電路元器件)
這些電路元器件從材料介質(zhì)層的角度上看是有結(jié)構(gòu)的、立體的。但是，電路元器件是平面分布在硅片上，乃至整個(gè)硅晶圓上，它們是二維(2D)分布的，是一個(gè)平面層。本文把硅晶圓上的電路元器件層稱之為電路層。這樣的芯片裸片封裝起來(lái)就是早期傳統(tǒng)的平面芯片(2D芯片)。
二、平面結(jié)構(gòu)器件 vs 側(cè)向結(jié)構(gòu)器件
電路層中，早期電路元器件的結(jié)構(gòu)是平面擺放的，稱為平面(Planar)結(jié)構(gòu)器件。為了提高芯片集成度，電路元器件特別是晶體管尺寸一直在按照摩爾定律縮小，當(dāng)器件尺寸縮小到不能再縮小的時(shí)候，業(yè)界發(fā)明了把電路元器件豎起來(lái)的結(jié)構(gòu)形式，以縮小芯片面積。有人把這種豎起來(lái)的器件稱為三維 (3D)、立體的結(jié)構(gòu)器件。
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并且，在硅晶圓上整齊排滿了數(shù)量巨大的相同芯片，經(jīng)過(guò)制造工藝的各道工序后，這些芯片也將被同時(shí)加工出來(lái)。
一、材料介質(zhì)層 vs 電路層
參見圖3，芯片布圖上的每一層圖案用不同顏色標(biāo)示。對(duì)應(yīng)每一層的圖案，制造過(guò)程會(huì)在硅晶圓上制做出一層由半導(dǎo)體材料或介質(zhì)構(gòu)成的圖形。本文把這些圖形層稱之為材料介質(zhì)層。例如P型襯底層、N型擴(kuò)散區(qū)層、氧化膜絕緣層、多晶硅層、金屬連線層等。芯片布圖有多少層，制造完成后的硅晶圓上基本就有多少材料介質(zhì)層。根據(jù)工藝安排，材料介質(zhì)層的層數(shù)也許還會(huì)有增加。
圖3.芯片布圖中的晶體管與硅片上制作而成的立體的晶體管的對(duì)應(yīng)示意圖
芯片制造就是按照芯片布圖，在硅晶圓上逐層制做材料介質(zhì)層的過(guò)程。材料介質(zhì)層在硅晶圓上疊加在一起，就形成了整個(gè)芯片上，乃至整個(gè)硅晶圓上所有的電路元器件。它們主要包括晶體管(三極管)、存儲(chǔ)單元、二極管、電阻、連線、引腳等。
圖4.芯片微觀示意圖 (從材料介質(zhì)層角度看是縱橫交錯(cuò)的線條，從電路層角度看是平鋪在硅片上的一層電路元器件)
這些電路元器件從材料介質(zhì)層的角度上看是有結(jié)構(gòu)的、立體的。但是，電路元器件是平面分布在硅片上，乃至整個(gè)硅晶圓上，它們是二維(2D)分布的，是一個(gè)平面層。本文把硅晶圓上的電路元器件層稱之為電路層。這樣的芯片裸片封裝起來(lái)就是早期傳統(tǒng)的平面芯片(2D芯片)。
二、平面結(jié)構(gòu)器件 vs 側(cè)向結(jié)構(gòu)器件
電路層中，早期電路元器件的結(jié)構(gòu)是平面擺放的，稱為平面(Planar)結(jié)構(gòu)器件。
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并且，在硅晶圓上整齊排滿了數(shù)量巨大的相同芯片，經(jīng)過(guò)制造工藝的各道工序后，這些芯片也將被同時(shí)加工出來(lái)。
一、材料介質(zhì)層 vs 電路層
參見圖3，芯片布圖上的每一層圖案用不同顏色標(biāo)示。對(duì)應(yīng)每一層的圖案，制造過(guò)程會(huì)在硅晶圓上制做出一層由半導(dǎo)體材料或介質(zhì)構(gòu)成的圖形。本文把這些圖形層稱之為材料介質(zhì)層。例如P型襯底層、N型擴(kuò)散區(qū)層、氧化膜絕緣層、多晶硅層、金屬連線層等。芯片布圖有多少層，制造完成后的硅晶圓上基本就有多少材料介質(zhì)層。根據(jù)工藝安排，材料介質(zhì)層的層數(shù)也許還會(huì)有增加。
圖3.芯片布圖中的晶體管與硅片上制作而成的立體的晶體管的對(duì)應(yīng)示意圖
芯片制造就是按照芯片布圖，在硅晶圓上逐層制做材料介質(zhì)層的過(guò)程。材料介質(zhì)層在硅晶圓上疊加在一起，就形成了整個(gè)芯片上，乃至整個(gè)硅晶圓上所有的電路元器件。它們主要包括晶體管(三極管)、存儲(chǔ)單元、二極管、電阻、連線、引腳等。
圖4.芯片微觀示意圖 (從材料介質(zhì)層角度看是縱橫交錯(cuò)的線條，從電路層角度看是平鋪在硅片上的一層電路元器件)
這些電路元器件從材料介質(zhì)層的角度上看是有結(jié)構(gòu)的、立體的。但是，電路元器件是平面分布在硅片上，乃至整個(gè)硅晶圓上，它們是二維(2D)分布的，是一個(gè)平面層。本文把硅晶圓上的電路元器件層稱之為電路層。這樣的芯片裸片封裝起來(lái)就是早期傳統(tǒng)的平面芯片(2D芯片)。
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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(guó)紐約州建設(shè)45萬(wàn)平方米的碳化硅晶圓廠。如果晶圓廠按計(jì)劃于2022年投產(chǎn)，科銳的碳化硅晶圓廠產(chǎn)能將比2017年增加30倍以上。
來(lái)源：摩爾芯聞
中國(guó)芯片制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展難點(diǎn)在哪？
另外，還要提到的是，本文所涉及的半導(dǎo)體工藝是在硅晶圓的表面 （ Mirror，鏡面）上進(jìn)行工藝加工，而不是在硅晶圓的背面（Sand Blast， 磨砂面）上進(jìn)行工藝處理。突然冒出鏡面和磨砂面兩個(gè)詞，可能讓不熟悉晶圓的讀者略感困惑，為此，下面對(duì)硅晶圓進(jìn)行介紹。
硅晶圓是將單晶硅的硅錠用鋼絲鋸切成圓盤狀。邏輯和存儲(chǔ)器LSI都是只在晶圓表面上制作的，所以晶圓表面要做鏡面拋光處理。如圖2所示，因?yàn)橄耒R子一樣光亮，所以叫作鏡面。而另一面僅進(jìn)行粗糙的研磨，不像鏡子那樣光亮，故而稱為磨砂面。
在制作成芯片時(shí)，如圖1.2所示， 通過(guò)后段制程中的工藝使晶圓變薄。
半導(dǎo)體制造面臨的難點(diǎn)
半導(dǎo)體制造主要面臨的難點(diǎn)，可總結(jié)為以下7點(diǎn)。
1. 材料純度極高
所用晶圓純度高達(dá)“11個(gè)9”，即99.999999999%，潔凈度也比手術(shù)室的要求嚴(yán)格100倍。
2. 復(fù)雜度極大
集成了數(shù)百億的晶體管，復(fù)雜程度可想而知。
3. 制程尺寸極小
晶體管的尺寸已經(jīng)來(lái)到5nm的水平。
4. 設(shè)備極復(fù)雜
半導(dǎo)體對(duì)于精度和功能的要求很高，導(dǎo)致簡(jiǎn)單的工藝能很難滿足高精尖的需求。所以需要很多復(fù)雜的設(shè)備參與生產(chǎn)，比如光刻機(jī)。光刻機(jī)的光源和光學(xué)反射系統(tǒng)都是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)。
5. 投資成本極大
建造一座10nm以下，并擁有產(chǎn)能10萬(wàn)片晶圓/月的晶圓廠需要百億美元的規(guī)模。不光是設(shè)備，相關(guān)工藝研發(fā)也是同等數(shù)量級(jí)的。
6. 工作流程極長(zhǎng)
設(shè)備繁多，多以串行處理貫穿制造始終，工作流程的設(shè)計(jì)、實(shí)行、監(jiān)控要求很高。
7.
展開 圍攻SiC襯底龍頭
這次產(chǎn)能擴(kuò)大在2024年全部完工后，將帶來(lái)碳化硅晶圓制造產(chǎn)能的30倍增長(zhǎng)和碳化硅材料生產(chǎn)的30倍增長(zhǎng)，以滿足2024年之前的預(yù)期市場(chǎng)增長(zhǎng)。Cree首席執(zhí)行官Gregg Lowe在去年八月也再次確認(rèn)，其位于紐約州馬西鎮(zhèn)的碳化硅（SiC）晶圓廠有望在2022年初投產(chǎn)。
按照微信公眾號(hào)“01芯聞”的作者所說(shuō)，從Wolfspeed給出的碳化硅襯底總產(chǎn)能規(guī)劃來(lái)看，他們?cè)?022財(cái)年和2024財(cái)年的8寸碳化硅襯底產(chǎn)能分別為每周2千3百片和3千3百片。假設(shè)這些襯底沒(méi)有作為材料銷售或者制作射頻器件，而是全部用來(lái)生產(chǎn)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(cái)年和2024財(cái)年可以至多滿足一百七十萬(wàn)臺(tái)和兩百四十萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)汽車逆變器的需求。
與此同時(shí)，往八英寸碳化硅晶圓的過(guò)渡，也是Wolfspeed的回應(yīng)方式之一，這也是業(yè)界先進(jìn)正在追逐的目標(biāo)。
在半導(dǎo)體行業(yè)觀察之前的文章《SiC，進(jìn)入八英寸時(shí)代！》中，有對(duì)八英寸碳化硅晶圓的好處進(jìn)行了描述。“01芯聞”的作者也指出，進(jìn)入八英寸，每片晶圓中理論上可用的裸片數(shù)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(kuò)大到八寸晶圓，每片晶圓上的裸片數(shù)量增加了近90%， 且邊緣裸片的數(shù)量占比從14%減少了7%。他繼續(xù)表示，從目前的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，Wolfspeed的八寸碳化硅晶圓在做完化學(xué)機(jī)械拋光CMP后的良率可到90%以上，復(fù)合公司之前透露的數(shù)據(jù)（預(yù)期八寸良率超過(guò)目前的6寸線20%-30%）。
展開 3.3MV/cm，刷新世界紀(jì)錄！超低成本GaN基器件面世
6月3日，北京大學(xué)物理學(xué)院官網(wǎng)宣布，他們用硅晶圓制作了GaN晶體，并制備了GaN基功率器件，“這是國(guó)際上首次”，不僅物理性能優(yōu)異，而且“極具成本優(yōu)勢(shì)”。
以GaN基PND器件為例，其導(dǎo)出臨界電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)3.3 MV/cm，與理論極限值一致，刷新了異質(zhì)外延GaN基器件耐壓的世界紀(jì)錄。
同時(shí)，由于采用硅晶圓，它可以用“極低廉的襯底成本”，來(lái)制作氮化鎵器件，從而能夠以更低的成本去搶占快充、服務(wù)器，甚至汽車等市場(chǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。
這項(xiàng)技術(shù)得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等支持，相關(guān)成果最近發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》，并被選為編輯精選。
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硅晶圓生長(zhǎng)GaN晶體
實(shí)現(xiàn)3.3 MV/cm，刷新記錄
據(jù)介紹，北京大學(xué)物理學(xué)院胡曉東教授與美國(guó)UCLA謝亞宏教授、日本名古屋大學(xué)天野浩教授（諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）合作，開發(fā)了一種獨(dú)特的外延生長(zhǎng)技術(shù)，制備了GaN基SBD和GaN基PND。
經(jīng)測(cè)試，這些GaN基器件的物理性能非常優(yōu)異。
在PND上，理想因子n下探至1.8，其室溫?fù)舸╇妷哼_(dá)到490 V，而且在單邊結(jié)模型下（非穿通），導(dǎo)出臨界電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)3.3 MV/cm，與理論極限值一致，刷新了異質(zhì)外延GaN基器件耐壓的世界紀(jì)錄，高于其他報(bào)道的同質(zhì)外延GaN基器件的耐壓值。
圖1：GaN基PND的I-V特性。
在SBD上，理想因子n下探至罕見的1.0，并在7個(gè)數(shù)量級(jí)的電流范圍內(nèi)保持在1.05以下；其開啟電壓低至0.59 V，電流開關(guān)比高達(dá)1010，軟擊穿電壓達(dá)175 V@0.05 A/cm2。
圖2：GaN基SBD的I-V特性。
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