對話芯聯集成總經理趙奇：8英寸碳化硅“器件制造”難在哪里？

每經記者 朱成祥    每經編輯 陳俊杰    

5月30日，國內晶圓代工巨頭芯聯集成總經理趙奇接受了《每日經濟新聞》在內的媒體的采訪。

芯聯集成為汽車、新能源、工控、家電等領域提供完整的系統代工解決方案，其為國內具備車規級IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）/SiC（碳化硅）芯片及模組和數模混合高壓模擬芯片大規模生產制造能力的頭部企業。

碳化硅降本：從6英寸到8英寸

2024年4月，芯聯集成8英寸碳化硅工程片順利下線，這標志著其成為國內首家開啟8英寸碳化硅生產的晶圓廠。

近兩年，新能源汽車、風光儲能等市場的發展，帶動碳化硅器件和模組需求規模持續高速增長。

目前，碳化硅MOSFET主要應用在新能源車領域。趙奇告訴《每日經濟新聞》記者：“現在光伏領域已經開始嘗試使用，主要用在大的光伏電站。碳化硅跟硅相比，在高壓下它的性能優勢會體現得更明顯。”

他補充表示：“碳化硅還有一個大的應用，就是電網。因為對硅來說，耐壓的物理極限在8000伏左右，所以現在用硅開發電網的器件大概6500V的電壓就基本到頂。但是對電網來說，電壓越高，傳輸的轉換效率也越高。所以以后超過6500V的器件一定是用碳化硅。因為電網對安全性的要求更高，所以需要碳化硅先在車、光伏電站領域積累大量的工程數據?？煽啃愿昧耍鼘硗耆袡C會在電網里實現大量的應用。”

而碳化硅器件產能以及偏高的成本仍然阻礙著其進入大規模應用。目前，碳化硅單器件價格為硅器件的四五倍左右。碳化硅器件實現產能優勢及成本優化的最佳路徑是將芯片制造從6英寸轉到8英寸。

趙奇表示：“碳化硅從6英寸轉8英寸是行業共識，我們很早之前就開始準備。一方面是把6英寸做起來，把技術積累做起來。另外通過跟6英寸供應商的合作，也開始讓它們做8英寸。當我們確認襯底和外延的8英寸已經差不多可以做出來，就啟動了8英寸器件制造產線，這是一個時間的選擇。當然我們也看到，全球范圍內，從科銳、意法到英飛凌也都紛紛在做自己的8英寸線，未來都會是往8英寸去轉移的。”

對于襯底、外延由誰供應的問題，趙奇回復《每日經濟新聞》記者稱：“我們的襯底和外延目前90%都是國內的供應商，我們最初的時候也買了一些國外的襯底。隨著國內襯底公司快速發展，良率提升了很多。國內供應商就是具有這樣的特色，只要給它機會，反復迭代，它就可以快速地達到這個品質。”

那么，供貨商是否能夠穩定供貨？趙奇回復稱：“6英寸襯底和外延國內供應已經完全沒有問題了，8英寸目前我們已經下線在驗證。我們覺得在襯底和外延領域，接下來國內的供應應該完全沒有問題。”

8英寸碳化硅器件制造難在哪里？

對于碳化硅晶圓制造設備與硅基晶圓制造設備的區別，趙奇表示：“其實，兩者90%的設備是一樣的。由于碳化硅比較堅硬，所以在器件制造過程中，我們必須把它的溫度加到比硅基更高。比如，在硅基器件制造過程里，通常來說最高溫度是到1200度，到1250度已是極限溫度。但在碳化硅器件制造過程中，有幾步工藝最高要用到2100度。”

兩者設備方面的主要區別在于滿足高溫的退火設備、爐管以及離子注入機的不同。比如，高溫退火設備需要在2100度下工作；柵極氧化膜的成長離不開1700度溫度的爐子；此外，離子注入方面，硅基的注入是常溫注入，而碳化硅太堅硬，需將溫度提高到五、六百度，所以離子注入機也需要高溫高能。

那么，從6英寸碳化硅“器件制造”到8英寸碳化硅，究竟難在哪里呢？

趙奇認為：“現階段，主要就是要解決碳化硅襯底在生產中的翹曲。8英寸硅基襯底厚度為0.725毫米。碳化硅雖然晶體很硬，但為了讓襯底片更便宜，需要比硅更薄，比如0.35毫米。這個厚度，在6英寸時還有一定剛性，到8英寸就會出現翹曲。翹曲之后，襯底片就不在一個平面上，真空吸不住。”

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