碳化硅最为关键的技术，亟待突破

2021-09-25 14:00:27 来源: 半导体行业观察

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第三代半导体发展如火如荼，在碳化硅的领域，已掌握基板技术的美日大厂已成三雄鼎立，国内也豪掷巨资想要在半导体领域大翻身，中国台湾在碳化硅各个制程都有所著墨和布局，尤其是在关键的长晶领域，需要高度关注。

长晶难度高，为关键瓶颈

目前全球碳化硅由美日厂商寡占，其中的关键因素之一为美日厂掌握基板料源，而基板的生产中，又以长晶难度最高，以传统的硅材来说，通常费时约3-4天即可以长出约200-300cm的晶棒，但以目前碳化硅，可能要2个礼拜才能长出不到10公分长度，在产出上非常受限。

另外，除了慢之外，碳化硅的长晶过程非常高温，以传统的硅可能温度在1,500度，但碳化硅的温度可能会高达2,500度，所以在长晶的过程中难度更高，也无法即时观察晶体的生长状况，需要控制的因素也更复杂，也有可能在2周的长晶过程后，最后发现晶棒没长好而报销，造成良率不佳。

因此，碳化硅困难在于要可达商品化，也就是良率跟产量都要有稳定性，这样下游才有稳定的料源，否则仍难以大量采用。

长晶进度持续进步

有关长晶，中国台湾有不少有在着墨长晶制程者，包括硅晶圆大厂环球晶在长晶的部分，目前是4吋为自己可长晶，产品也有小量出货，至于6吋产品，环球晶在2019年时跟美国长晶大厂GTAT签订长约购料协议，跟GTAT买晶棒来切片/磨片/抛光成基板，未来公司也是以可以自己长6吋晶棒为目标，预计2022年上半年可再延伸到磊晶领域。

另一家以长晶切入者为太极旗下子公司盛新材料，盛新也是主要以长晶为主，但也可以切片、磨片以及抛光，拥有16台长晶炉，其中一台就是和母公司广运共同研发成功的长晶炉，未来也是朝自制为主，目前4吋基板已有小量产，验证已到一阶段，客户已有给了小量的订单。

另外也以碳化硅长晶和晶圆加工生产的中砂转投资的稳晟，目前已进入上柜辅导的程序但仍未IPO，也是切入4-6吋的碳化矽晶体，同时目标开发大尺吋的碳化矽长晶以及晶圆加工技术。

国际大厂发展速度有加快，我们需加紧脚步

但另一方面，碳化硅美日领导厂商技术突破快速，主要厂商包括CREE、ROHM以及II-VI，虽然有助于碳化硅更快普及，但恐怕也让后进追兵更难赶上，再加上中国也砸下大钱投资，市场竞争也更火热，环球晶董事长徐秀兰即表示，碳化硅快速成长、技术也提升得很快，尤其8吋的进度比预期快，本来她估计6吋占据市场主流约10年，但目前看来未来10年6吋仍重要，但8吋比预期更快约2年，尤其CREE做得最好最大、技术也提升得很快，拉高进入障碍。

环球晶内部也希望快点赶上进度，所以一直进行增产、送样以及小量出货，客户也在等，所以目前虽然第三代半导体占总营收不到1%，但规划的资本支出已是公司最大的单位之一。

徐秀兰认为，台湾在硅以及半导体产业相当强，现在在原本基础上延伸至第三代半导体材料，客户和分销商重叠性高，台湾目前也有很多研究单位在做化合物半导体，或者研究关键设备的开发，今年虽还不够成熟但明年会更好，若台湾加快脚步，让整个产业链完整化，将会非常有利。

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