碳化硅衬底，进化到12英寸！

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）碳化硅产业当前主流的晶圆尺寸是6英寸，并正在大规模往8英寸发展，在最上游的晶体、衬底，业界已经具备大量产能，8英寸的碳化硅晶圆产线也开始逐渐落地，进入试产阶段。
 
让人没想到的是，在8英寸碳化硅还远未大规模落地时，12英寸碳化硅衬底就已经悄然面世。
 
天岳先进发布300mm碳化硅衬底
 
在上周的德国慕尼黑半导体展上，天岳先进发布了行业首款300mm（12英寸）碳化硅衬底。

图源：天岳先进

 
300mm碳化硅衬底材料，能够进一步扩大单片晶圆上可用于芯片制造的面积，大幅提升合格芯片产量。在同等生产条件下，显著提升产量，降低单位成本，进一步提升经济效益，为碳化硅材料的更大规模应用提供可能。
 
天岳先进表示，通过增加300mm碳化硅衬底产品，打造了更多的差异化的产品系列，并在产品品质、性能等方面满足客户多样化的需求。
 
更大的晶圆尺寸，意味着单片晶圆所能够制造的芯片数量更多，晶圆边缘的浪费减少，单芯片成本降低。Wolfspeed的报告显示，以32mm为例，8英寸晶圆上的裸片数量相比6英寸增加近90%，同时边缘裸片数量占比从14%降低至7%，也就是说8英寸晶圆利用率相比6英寸提升了7%。
 
而如果增加到12英寸，晶圆表面积是8英寸的1.75倍，理想情况下，不考虑良率时，12英寸晶圆能够产出32mm2面积的裸片数量，是8英寸的两倍以上，而晶圆利用率只会进一步提高。
 
因此，12英寸碳化硅衬底能够帮助碳化硅产能再次跃升至新的水平。
 
碳化硅衬底演变历程
 
碳化硅衬底在过去很长时间里，一直都停留在6英寸的阶段。实际上早在2015年，多家公司，包括II-VI（现称Coherent） 、Cree（现为Wolfspeed），就首次在业界展示出8英寸的碳化硅衬底样品。
 
但由于在当时电动汽车市场还未真正爆发，碳化硅的需求一直都未得到确认，因此8英寸衬底的推进比较缓慢。
 
直到2019年，彼时的Wolfspeed宣布投入10亿美元建设新工厂，其中包括一座8英寸的碳化硅晶圆厂，自此才拉开了8英寸碳化硅的量产之路。
 
实际上，新能源汽车市场也是从2019年后才开始正式踏上快车道。从几家新能源头部车企来看，特斯拉2019年全球销量同比增长50%；比亚迪在2019年实际上则是迎来了一个低谷，经历了2020年疫情后，到2021年正式进入爆发增长阶段，2022年销量已经是2019年的接近4倍。
 
到了2020年，有越来越多的厂商陆续加入到8英寸碳化硅的投资中。国内方面，山西烁科晶体在这一年宣布成功研发8英寸碳化硅衬底，并即将实现量产；天科合达宣布开始启动8英寸碳化硅晶片的研发。
 
2022年ST、罗姆也相继展示8英寸SiC样品，并开始小批量生产。Wolfspeed也在这一年正式启动了其全球最大的8英寸碳化硅晶圆厂，并投产了首批产品。
 
在今年，国内已经有碳化硅衬底厂商大规模量产8英寸衬底，据称前期主要是向海外客户供应。
 
写在最后
 
实际上，博雅新材在今年3月也展示过12英寸的碳化硅晶锭，这是12英寸衬底的首次展出。不过目前8英寸衬底的产业链还在起步阶段，晶圆制造侧的8英寸产线目前市场上的保有量和产能还有很大的提升空间。从过去8英寸从首次亮相到真正量产用了7年多时间来看，相信碳化硅从8英寸切换到12英寸，中间还需要很长一段时间。