成本桎梏亟待解決,碳化矽6英寸襯底有望價格砍半

2020-12-15 華強電子網

成本桎梏亟待解決，碳化矽6英寸襯底有望價格砍半

來源：華強電子網 作者：Hobby 時間：2020-06-19 14:22

成本桎梏 碳化矽 價格

目前碳化矽在充電樁市場中滲透率不高，主要原因歸根到底還是在於成本。業內資深專家袁工向《華強電子》記者表示：「在功率器件領域，電壓等級不同器件價格有所差異。在同電壓等級下，碳化矽功率器件的價格大概是傳統矽器件的1.5倍到2倍之間。」

在一般充電樁中，充電模塊作為核心部件，佔充電樁總成本的比例高達50%，其中充電模塊的主要成本在於IGBT。而碳化矽作為替代產品相同電壓等級下成本相比IGBT高出1.5倍甚至2倍，這顯然是下遊生產商們難以承受的。

事實上，早在19年前，英飛凌便率先發布了碳化矽SBD（肖特基二極體）；2010年，羅姆半導體成功量產碳化矽MOSFET產品。但時至今日，碳化矽功率器件由於種種原因，價格仍無法下降到可以廣泛應用的程度。

張永熙博士認為，碳化矽功率器件成本高，主要是由於材料成本上存在不少問題，首先是襯底單晶生長難。不同於矽材料的生長，將多晶矽融化後拉單晶可以做成晶錠。碳化矽則是採用高溫等氣相澱積的方法來生長，它沒有液體的形態，達到2700度高溫後直接從固態升華成氣態，所以材料生長在批量生產中很困難。

上海瞻芯電子科技有限公司創始人兼總經理張永熙博士

另一方面，對於碳化矽MOSFET而言，合格率也是一個挑戰。即使是碳化矽龍頭企業Cree，在去年一個季度的財報中也專門提到了，其6英寸碳化矽晶圓在上量過程中出現合格率低的問題。「要改善碳化矽MOSFET良率，除了在晶片製造領域加強工藝控制外，還需要在測試端完成CP測試、FT測試、篩選測試等步驟，來發現具體問題以改善製造工藝。」張永熙補充到。

而在降低成本方面，英飛凌也在做相關的投入。據陳子穎介紹，英飛凌收購了位於德勒斯登的初創公司Siltectra，這家初創公司研發了冷切割（ColdSplit）這一創新技術，可高效處理晶體材料，並最大限度減少材料損耗。英飛凌將利用冷切割技術切割碳化矽晶圓，使單片晶圓可產出的晶片數量翻倍。

英飛凌大中華區工業功率控制事業部市場高級經理陳子穎

陳子穎坦言：「確實碳化矽器件成本會比矽器件高，但是它已經與90年代初IGBT單管的價格相當了。碳化矽材料成本比矽高是難以改變，但隨著碳化矽整個產業鏈的技術成熟，碳化矽器件成本一定會有顯著下降。」

眾所周知，半導體器件中，無論是矽基半導體還是化合物半導體，其晶圓襯底尺寸都逐漸往大尺寸方向發展。目前能夠批量出貨的碳化矽襯底最大為6英寸，國際上8英寸襯底也正在向量產穩步推進，但主流的仍是4英寸襯底。

對於目前主流的4英寸碳化矽襯底，張永熙認為其優勢將會越來越弱：「儘管目前從價格上看，4英寸碳化矽襯底材料成本不到6英寸的一半，對於一些低端器件如碳化矽二極體等，4英寸還有一定競爭力。但隨著碳化矽材料進一步成熟，6英寸降價空間非常大。在未來的3到5年內，6英寸將會降到今天4英寸的價格，這是大勢所趨。」




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