中國粉體網(wǎng)將于2025年8月20-21日在江蘇蘇州舉辦第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)及晶圓加工技術(shù)研討會(huì)。本次會(huì)議聚焦SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)難題、設(shè)備研發(fā)及晶圓加工全流程(生長(zhǎng)→切割→減薄→磨拋→清洗→檢測(cè)),匯聚行業(yè)專家及企業(yè)代表分享交流,加速創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用,突破良率成本瓶頸,驅(qū)動(dòng)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。
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當(dāng)前,新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的快速發(fā)展,正驅(qū)動(dòng)對(duì)高性能半導(dǎo)體器件的需求急劇上升。以新能源汽車為例,800V高壓平臺(tái)正成為主流趨勢(shì),碳化硅襯底器件憑借其優(yōu)異的耐高壓、高溫和高頻特性,可顯著提升系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)續(xù)航里程并縮短充電時(shí)間。據(jù)預(yù)測(cè),到2031年,全球碳化硅襯底市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到21.22億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為15.5%。
近年來,碳化硅(SiC)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展迅猛,特別是襯底技術(shù)的突破與大尺寸化進(jìn)程正在重塑全球市場(chǎng)格局。中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示,襯底在碳化硅功率器件制造中的成本占比高達(dá)47%,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體器件中的10%。這主要源于碳化硅單晶襯底的制備流程高度復(fù)雜,主要難點(diǎn)在于:
生長(zhǎng)過程難度高。碳化硅單晶生長(zhǎng)過程中缺陷類型多樣且控制極具有挑戰(zhàn)性;其次碳化硅晶型結(jié)構(gòu)涵蓋200余種,在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變?cè)斐啥嘈蛫A雜缺陷,難以穩(wěn)定單一特定晶型;另外,碳化硅單晶對(duì)其生產(chǎn)環(huán)境要求嚴(yán)苛,溫度控制難度較高,同時(shí)生長(zhǎng)熱場(chǎng)存在溫度梯度;最后是碳化硅長(zhǎng)晶對(duì)設(shè)備要求很高,碳化硅長(zhǎng)晶爐需要實(shí)現(xiàn)高真空度、低真空漏率等各項(xiàng)性能指標(biāo),為高質(zhì)量晶體生長(zhǎng)提供適合的熱場(chǎng)實(shí)現(xiàn)條件,其制造技術(shù)難度大。
粉料合成困難。碳化硅粉體的制備面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn),生長(zhǎng)SiC單晶用的SiC粉體純度要求很高,雜質(zhì)含量應(yīng)至少低于0.001%。此外,碳化硅粉料的各項(xiàng)參數(shù)都直接影響單晶生長(zhǎng)的質(zhì)量以及電學(xué)性能。
加工難度高。碳化硅襯底作為一種高硬度脆性材料,面臨著加工過程中開裂和加工后翹曲等問題的挑戰(zhàn)。超精密表面加工至關(guān)重要,可顯著降低表面粗糙程度并提高平整度,同時(shí)嚴(yán)格控制金屬雜質(zhì)和顆粒污染。此外,碳化硅襯底的高硬度和脆性使得切割、研磨及拋光流程耗時(shí)且易出現(xiàn)崩邊情況,進(jìn)一步增加了加工難度。這些因素共同突出了碳化硅襯底加工中涉及的高技術(shù)壁壘和復(fù)雜性。
擴(kuò)徑難度大。大尺寸晶體生長(zhǎng)難點(diǎn)在于溫度均勻性要求高(防應(yīng)力缺陷和開裂),熱應(yīng)力管理難;原料消耗大、生長(zhǎng)速度慢導(dǎo)致成本周期增加;綜合導(dǎo)致良率低,影響經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力。
長(zhǎng)期以來,碳化硅襯底尺寸停留在6英寸,直到2020年,8英寸襯底才逐步成為市場(chǎng)熱點(diǎn),新能源汽車的快速發(fā)展成為8英寸技術(shù)加速推進(jìn)的主要驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新研究,受2024年汽車和工業(yè)需求走弱,SiC襯底出貨量成長(zhǎng)放緩,與此同時(shí),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇,產(chǎn)品價(jià)格大幅下跌,導(dǎo)致2024年全球N-type(導(dǎo)電型)SiC襯底產(chǎn)業(yè)營收年減9%,為10.4億美元。
進(jìn)入2025年,即便SiC襯底市場(chǎng)持續(xù)面臨需求疲軟和供給過剩的雙重壓力,但長(zhǎng)期成長(zhǎng)趨勢(shì)依舊不變,隨著成本逐漸下降和半導(dǎo)體元件技術(shù)不斷提升,未來SiC的應(yīng)用將更為廣泛,特別是在工業(yè)領(lǐng)域的多樣化。同時(shí),激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將加速企業(yè)整合的力道,重新塑造產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。
未來,SiC襯底行業(yè)發(fā)展方向該指向何方?2025年8月21日,中國粉體網(wǎng)將在蘇州舉辦第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)及晶圓加工技術(shù)研討會(huì)。屆時(shí),來自河北同光半導(dǎo)體股份有限公司銷售副總王巍將帶來題為《挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存——碳化硅材料市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及展望》的報(bào)告,報(bào)告將評(píng)估當(dāng)前SiC襯底市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局,以及未來幾年內(nèi)可能影響行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。將提出對(duì)SiC襯底產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的展望。
個(gè)人簡(jiǎn)介
王巍,本科畢業(yè)于上海交通大學(xué)自動(dòng)化系,后于英國布魯內(nèi)爾大學(xué)獲得電力市場(chǎng)專業(yè)碩士學(xué)位。先后在國家電網(wǎng)公司和國內(nèi)民營上市企業(yè)工作,有在電力電子領(lǐng)域和教育培訓(xùn)行業(yè)豐富的市場(chǎng)營銷經(jīng)驗(yàn)。2012年即加入同光股份,作為創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)成員之一見證了國內(nèi)碳化硅材料應(yīng)用發(fā)展的歷程,F(xiàn)任河北同光半導(dǎo)體股份有限公司副總經(jīng)理一職,負(fù)責(zé)市場(chǎng)銷售運(yùn)營。