碳化硅一種寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，相對于傳統(tǒng)的硅材料來說，碳化硅屬于第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，其擁有禁帶寬度寬、耐高溫、耐高壓、高頻、大功率、抗輻射等特點，具有開關(guān)速度快、效率高的優(yōu)勢， 可大幅降低產(chǎn)品功耗、提高能量轉(zhuǎn)換效率并減小產(chǎn)品體積。目前，碳化硅半導(dǎo)體器件主要應(yīng)用于高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、通訊基站等重要領(lǐng)域。

 

而碳化硅材料的生長也效率非常低，并不像硅材料那樣，可以相對容易的制備出數(shù)米長的晶棒。目前碳化硅生長出來體積也相對比較小，所以大多數(shù)情況下都只能制備成直徑100mm或150mm晶圓。而且，碳化硅屬于硬度非常高（碳化硅單晶材料莫氏硬度分布在9.2～9.6之間，僅僅比金剛石的硬度低0.5左右）的脆性材料，因此，碳化硅晶圓的制備損耗非常高（通常損耗高達三分之二），良率也比較低。

 

此次，ST宣布成功制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圓片，確實令業(yè)界感到非常的震撼。200mm的碳化硅晶圓相比與150mm的碳化硅晶圓相比，可用于制造集成電路的可用面積幾乎擴大1 倍，使得產(chǎn)量和生產(chǎn)效率可以得到極大的提升。

 

在良率方面，ST表示，依托于意法半導(dǎo)體碳化硅公司(前身是Norstel公司，2019年被ST收購)在SiC硅錠生長技術(shù)開發(fā)方面的深厚積累和沉淀，ST的首批200mm SiC晶圓片質(zhì)量上乘，影響芯片良率和晶體位錯的缺陷非常少。200nm碳化硅晶圓的合格芯片產(chǎn)量也達到了150mm碳化硅晶圓的1.8 - 1.9 倍。

 

ST表示，SiC晶圓升級到200mm標志著ST面向汽車和工業(yè)客戶的擴產(chǎn)計劃取得重要的階段性成功，鞏固了ST在這一開創(chuàng)性技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。這項顛覆性技術(shù)可實現(xiàn)更高效的電能轉(zhuǎn)換，更小的更輕量化的設(shè)計，節(jié)省更多的系統(tǒng)設(shè)計總體成本，這些都是決定汽車和工業(yè)系統(tǒng)成功的關(guān)鍵參數(shù)和因素。

 

不過，需要指出的是，目前SiC器件的生產(chǎn)線都還是150mm的產(chǎn)線，因此SiC晶圓升級到200mm，還需要對制造設(shè)備和整體支持生態(tài)系統(tǒng)進行升級更換。目前ST正在與供應(yīng)鏈上下游技術(shù)廠商合作開發(fā)自己的制造設(shè)備和生產(chǎn)工藝。

 

資料顯示，ST在SiC領(lǐng)域的領(lǐng)先地位歸功于25年的專注和研發(fā)投入，擁有 70 多項專利。目前ST量產(chǎn)碳化硅產(chǎn)品STPOWER SiC是在卡塔尼亞（意大利）和宏茂橋（新加坡）兩家150mm晶圓廠完成前工序制造，后工序制造是在深圳（中國）和布斯庫拉（摩洛哥）的兩家封測廠進行的。SiC晶圓升級到200mm屬于公司正在執(zhí)行的SiC襯底建新廠和內(nèi)部采購SiC襯底占比超40%的生產(chǎn)計劃。