意法半导体成功制造首批200mm碳化硅晶圆

2021-07-28 16:23

7月28日，意法半导体（简称ST）官方宣布，ST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。

意法半导体表示，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，提高了电力电子芯片的轻量化和能效，降低客户获取这些产品的总拥有成本。

SiC（碳化硅）是一种化合物半导体材料，在电动汽车和工业制造过程等重要的高增长的电力应用领域，与硅材料相比，碳化硅的本征特性可提供更高的性能和能效。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。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。与 150mm晶圆相比，200mm晶圆可增加产能，将制造集成电路可用面积几乎扩大1 倍，合格芯片产量是150mm晶圆的1．8 － 1．9 倍。

据悉，意法半导体的首批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。低缺陷率的取得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。

意法半导体先进的量产碳化硅产品STPOWER SiC目前是在卡塔尼亚（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。这个阶段性成功是意法半导体布局更先进的、高成本效益的200mm SiC量产计划的组成部分。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。

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。”

众所周知，SiC最大的应用市场在于新能源汽车的功率控制单元、逆变器、DC－DC转换器、车载充电器等。快速扩张的市场规模极大拉伸了对SiC硅晶圆的需求。数据显示，目前全球SiC硅晶圆总年产能约在40－60万片，远不能满足下游需求。在此背景下，意法半导体在内的国际一流厂商早早便开启了扩产计划，国内不少厂商也积极参与。业内预测，未来2－5年内，碳化硅产能仍将继续增加。