Clas-SiC|如何碳化硅晶圆生产规模扩大以满足全球电气化需求？

• 将晶圆尺寸从4英寸扩大到6英寸，使晶圆面积增加了2.25倍：

• 晶圆厚度保持在350微米。

• 进口晶圆/外延的价格确实有所增加。

• 但晶圆制造成本保持不变。

• 因此，每片芯片的成本降低了。

预计将晶圆尺寸从6英寸扩大到8英寸将带来类似的好处。

• 晶圆面积增加了1.77倍。

• 但晶圆厚度增加到500微米。

• 因此，8英寸过渡的成本效益将更具挑战性。

• 此外，8英寸晶圆的供应非常有限。

• 扩大到8英寸在技术上似乎是具有挑战性的，无论是对于晶圆、外延还是两者兼而有之。

• 预计6英寸/8英寸的过渡将明显比4英寸/6英寸的过渡慢。

• 该行业的预测是，朝着更高电压的趋势将会持续：

• 650V器件正在被1200V器件替代。

• 预计1700V器件将替代1200V器件。

• 但这个趋势会持续下去吗？

• 在扩大规模时，碳化硅外延面临挑战。

• 更高的电压需要更厚的n-漂移外延。

• 但随着外延厚度的增加，小的外延缺陷会放大。

• 因此，需要改进厚外延的质量，以提供经济的晶元产量。

• 这正在外延供应链中发生，并需要继续进行。

• 扩大碳化硅（SiC）器件制造的明显方法是在给定晶圆尺寸的情况下生产更多芯片：

• 降低特定导通电阻是关键挑战，可以通过以下一种或多种方式实现：

• 缩小布局间距

• 明显的扩大碳化硅（SiC）器件制造的方法是在给定的晶圆尺寸下生产更多芯片：

• 降低特定导通电阻是关键挑战，可以通过以下一种或多种方式实现：

• 缩小布局间距

• 对晶体管进行重新设计以获得更高的电流增益

显而易见，扩大碳化硅（SiC）器件制造的方法是在给定的晶圆尺寸下生产更多芯片。降低特定导通电阻是关键挑战，而这可以通过以下一种或多种方式来实现：缩小布局间距，对晶体管进行重新设计以提高电流增益，以及采用更节省空间的布局技术。

• 显而易见，扩大碳化硅（SiC）器件制造的明显方法是在给定的晶圆尺寸下生产更多芯片：

• 降低特定导通电阻是关键挑战，而这可以通过以下一种或多种方式来实现：

• 缩小布局间距

• 对晶体管进行重新设计以获得更高的电流增益

• 使用更节省空间的布局技术

• 从平面技术转向沟槽技术

• 但沟槽技术在技术上更为困难且制造成本更高，因此在广泛采用上进展较慢。

• 然而，趋势可能是朝着更广泛采用沟槽技术的方向发展。

• 但沟槽的优势对于更高电压的器件来说较小。

• 因此，我们可以预期平面技术和沟槽技术在某种程度上共存

• 扩大规模不仅需要通过更多的晶片/晶圆来降低成本：

• 它还需要支持功率半导体与模块更紧密集成，以实现更小、更轻、更便宜的系统。

• 最初，塑料封装的晶片是碳化硅（SiC）MOSFET的常见形式，例如TO-247、TO-263。

• 为了减小开关损耗，现在的趋势坚定地朝着在模块内嵌入裸露的SiC晶片方向发展。

• 因此，需要定制的布局来支持晶片/模块的集成。

• 也需要定制的金属表面处理，例如银、金、铜。

• 但这些通常不是现成的产品。

• 我们可以预期看到的其他创新包括：

• 在MOSFET上集成温度和电流传感器

• 在MOSFET上集成肖特基二极管

• 碳化硅（SiC）晶圆制造需要扩大规模以满足全球电气化需求。

• 目前，SiC晶圆和外延的供应存在挑战，但通过合适的供应链管理，这个问题可以得到缓解。

• 晶圆制造能力也很紧张，因此良好的前瞻性规划对于处理较长的交货周期至关重要。

• 目前，该行业正在采取增强能力/产能的策略。

• 还在增加额外的晶圆厂产能，主要得益于国家援助。

• 通过技术改进和创新进行扩大规模，推动了芯片/晶圆和器件性能的提高，就像硅发展时发生的那样。

• 这些举措将有助于应对SiC供应链在交付全球电气化需求方面的压力。

2023年12月19日，苏格兰碳化硅晶圆厂Clas-SiC 计划融资2400万英镑（约2.18亿人民币）用于SiC的扩产，预计将产能扩充2.5倍。这笔资金将用于扩大洁净室空间、工艺开发及设备购置。据了解，2024年，Clas-SiC 的70%的工厂产能已分配完毕。订单量较为健康，被认为是现在是扩产的最佳时机。

据Clas-SiC新任首席执行官Jen Walls介绍，他们正在开发用于MOSFET的3.3 kV工艺设计套件，未来将持续专注于新工艺开发。

Clas-SiC是全球第一家专门的6英寸碳化硅晶圆代工厂，能够生产碳化硅功率二极管和MOSFET，具有中低规模的SiC产能。

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