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2英寸碳化硅大戰(zhàn)：中國企業(yè)集體亮劍，誰將主導(dǎo)第三代半導(dǎo)體未來？
文章來源：賢集網(wǎng)     更新時間：2025-06-23 15:58:53
在半導(dǎo)體材料技術(shù)不斷革新的當(dāng)下，碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體的核心材料，正以其卓越的性能優(yōu)勢，重塑著電力電子、通信等多個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)格局。其中，12 英寸導(dǎo)電型 SiC 襯底的研發(fā)與量產(chǎn)，成為行業(yè)競爭的新焦點。中國企業(yè)紛紛入局，在這條賽道上奮力前行，書寫著屬于自己的突破與發(fā)展篇章。



南砂晶圓：新晉力量的強(qiáng)勢登場



2025 年 5 月，廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司展示了 12 英寸導(dǎo)電型 SiC 襯底，宣告我國 12 英寸碳化硅產(chǎn)業(yè)再添一員猛將。



成立于 2018 年 9 月的南砂晶圓，是一家注于碳化硅單晶材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國家高新技術(shù)企業(yè)，還榮獲了國家級專精特新 “小巨人” 稱號。公司創(chuàng)業(yè)初期，以山東大學(xué)多年來研發(fā)的最新技術(shù)成果為根基，與徐現(xiàn)剛教授團(tuán)隊展開全方位產(chǎn)學(xué)研合作。早年在蔣民華院士的指導(dǎo)下，徐現(xiàn)剛教授帶領(lǐng)團(tuán)隊歷經(jīng)艱辛，成功突破碳化硅單晶生長及襯底制備技術(shù)，為南砂晶圓的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。



目前，南砂晶圓總部位于廣州市南沙區(qū)，并在廣州、中山、濟(jì)南建立了三大生產(chǎn)基地，構(gòu)建起從碳化硅單晶爐制造、粉料制備，到單晶生長和襯底制備的完整生產(chǎn)線。公司產(chǎn)品以 6、8 英寸導(dǎo)電型和半絕緣型碳化硅襯底為主，且能根據(jù)市場需求靈活豐富產(chǎn)品線。



2024 年 12 月 12 日，在 “2024 行家極光獎” 頒獎典禮上，南砂晶圓榮獲 “中國 SiC 襯底影響力企業(yè)” 榮譽(yù)，其 8 英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底產(chǎn)品還斬獲 “年度優(yōu)秀產(chǎn)品” 大獎，這無疑是對其技術(shù)實力與產(chǎn)品品質(zhì)的高度認(rèn)可。



群雄逐鹿：中國企業(yè)的集體突破



南砂晶圓并非孤軍奮戰(zhàn)，在 12 英寸 SiC 襯底的賽道上，眾多中國企業(yè)紛紛發(fā)力。2023 年 11 月，天岳先進(jìn)率先發(fā)布行業(yè)首款 12 英寸碳化硅襯底；一個月后，爍科晶體成功研制 12 英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底，并同期推出 12 英寸 N 型碳化硅單晶襯底。



2024 年 3 月，天科合達(dá)、晶盛機(jī)電等也展示了各自的 12 英寸 SiC 襯底產(chǎn)品。這些企業(yè)的突破，標(biāo)志著中國在 12 英寸 SiC 襯底領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)取得了顯著進(jìn)展，逐步縮小與國際領(lǐng)先水平的差距。



為何行業(yè)對 12 英寸 SiC 襯底如此青睞？這背后是提高器件生產(chǎn)效率、降低成本的迫切需求?；仡櫣杈A的發(fā)展歷程，從 6 英寸到 8 英寸，再到如今占據(jù)主流的 12 英寸，SiC 襯底尺寸從 8 英寸向 12 英寸升級，同樣是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。



12 英寸 SiC 襯底相比 8 英寸，能夠大幅擴(kuò)大單片晶圓上可用于芯片制造的有效面積，顯著提升合格芯片的產(chǎn)出數(shù)量。在同等生產(chǎn)條件下，產(chǎn)量的提升意味著單位成本的降低，經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提升，為碳化硅材料在更廣泛領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造了可能。



以 Wolfspeed 的報告為例，以 32mm² 芯片尺寸計算，8 英寸晶圓上的裸片數(shù)量相比 6 英寸增加近 90%，邊緣裸片數(shù)量占比從 14% 降至 7%，晶圓利用率提升了 7 個百分點。而 12 英寸晶圓的表面積是 8 英寸的 1.75 倍，在理想狀態(tài)下（不考慮良率），其能夠產(chǎn)出的 32mm² 面積裸片數(shù)量是 8 英寸的兩倍以上。并且，由于 12 英寸晶圓邊緣弧度更大，在生產(chǎn)小面積裸片時，晶圓利用率還會進(jìn)一步提高。



挑戰(zhàn)重重：設(shè)備與工藝的攻堅之路



盡管 12 英寸 SiC 襯底前景廣闊，但在實際研發(fā)與生產(chǎn)過程中，仍面臨諸多挑戰(zhàn)。在設(shè)備和工藝方面，大尺寸帶來了全新的工藝控制難題。12 英寸襯底尺寸增大后，切割過程中的熱應(yīng)力分布變得更為復(fù)雜，厚度偏差可能導(dǎo)致后續(xù)器件性能不穩(wěn)定；切割后表面粗糙度需達(dá)到納米級，這對化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝提出了更高要求。



不過，國內(nèi)企業(yè)積極應(yīng)對，西湖大學(xué)孵化的西湖儀器成功推出 12 英寸碳化硅襯底激光剝離自動化解決方案，實現(xiàn)了碳化硅晶錠減薄、激光加工、襯底剝離等過程的自動化，有效解決了 12 英寸及以上超大尺寸碳化硅襯底切片難題，大幅降低損耗，提升加工速度，有力推進(jìn)了碳化硅行業(yè)的降本增效。此外，天晶智能、大族半導(dǎo)體等企業(yè)也紛紛推出針對 12 英寸 SiC 的多線切割機(jī)產(chǎn)品。



在長晶環(huán)節(jié)，12 英寸 SiC 同樣面臨諸多挑戰(zhàn)。采用物理氣相傳輸法（PVT）生長碳化硅時，12 英寸晶圓需要更大的石墨坩堝和更高的溫度，溫度梯度不均會導(dǎo)致晶格缺陷（如微管、位錯）增加，熱應(yīng)力還容易引發(fā)晶體開裂。



隨著晶體尺寸增大，雜質(zhì)擴(kuò)散和界面不穩(wěn)定易導(dǎo)致缺陷密度上升，這就需要對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。目前，晶馳機(jī)電、山西天成、山東力冠等企業(yè)已宣布推出 12 英寸 SiC 長晶爐設(shè)備，積極攻克長晶難題。



未來展望：任重道遠(yuǎn)，前景可期



目前，盡管產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極投入 12 英寸 SiC 的開發(fā)，但總體而言，該領(lǐng)域仍處于起步階段。8 英寸產(chǎn)線剛剛開始進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)，晶圓制造側(cè)的 8 英寸產(chǎn)線在市場上的保有量和產(chǎn)能仍有很大的提升空間。



回顧 8 英寸 SiC 從首次亮相到真正實現(xiàn)量產(chǎn)耗費了 7 年多時間，由此可見，碳化硅從 8 英寸向 12 英寸的切換，注定是一個漫長的過程。



然而，隨著中國企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造等方面的持續(xù)投入與不斷突破，在 12 英寸導(dǎo)電型 SiC 襯底這條賽道上，必將展現(xiàn)出更強(qiáng)的競爭力，為中國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入強(qiáng)大動力，在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局中占據(jù)更重要的地位。



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