碳化矽發展長晶為關鍵,台廠需加快腳步

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 24 日 11:05 | 分類 晶圓 , 晶片 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


第三代半導體發展如火如荼,在碳化矽的領域,已掌握基板技術的美日大廠已成三雄鼎立,中國也豪擲巨資想要在半導體領域大翻身,目前台廠在碳化矽各個製程都有所著墨和布局,但在關鍵的長晶領域,台廠的機會在哪?

長晶難度高  為關鍵瓶頸

目前全球碳化矽由美日廠商寡占,其中的關鍵因素之一為美日廠掌握基板料源,而基板的生產中,又以長晶難度最高,以傳統的矽材來說,通常費時約3-4天即可以長出約200-300cm的晶棒,但以目前碳化矽,可能要2個禮拜才能長出不到10公分長度,在產出上非常受限。

另外,除了慢之外,碳化矽的長晶過程非常高溫,以傳統的矽可能溫度在1,500度,但碳化矽的溫度可能會高達2,500度,所以在長晶的過程中難度更高,也無法即時觀察晶體的生長狀況,需要控制的因素也更複雜,也有可能在2週的長晶過程後,最後發現晶棒沒長好而報銷,造成良率不佳。

因此,碳化矽困難在於要可達商品化,也就是良率跟產量都要有穩定性,這樣下游才有穩定的料源,否則仍難以大量採用。

長晶進度  持續進步

而以目前國內有在著墨長晶製程者,包括矽晶圓大廠環球晶在長晶的部分,目前是4吋為自己可長晶,產品也有小量出貨,至於6吋產品,環球晶在2019年時跟美國長晶大廠GTAT簽訂長約購料協議,跟GTAT買晶棒來切片/磨片/拋光成基板,未來公司也是以可以自己長6吋晶棒為目標,預計2022年上半年可再延伸到磊晶領域。

另一家以長晶切入者為太極旗下子公司盛新材料,盛新也是主要以長晶為主,但也可以切片、磨片以及拋光,擁有16台長晶爐,其中一台就是和母公司廣運共同研發成功的長晶爐,未來也是朝自製為主,目前4吋基板已有小量產,驗證已到一階段,客戶已有給了小量的訂單。

另外也以碳化矽長晶和晶圓加工生產的中砂轉投資的穩晟,目前已進入上櫃輔導的程序但仍未IPO,也是切入4-6吋的碳化矽晶體,同時目標開發大尺吋的碳化矽長晶以及晶圓加工技術。

國際大廠發展速度有加快  台廠需加緊腳步

但另一方面,碳化矽美日領導廠商技術突破快速,主要廠商包括CREE、ROHM以及II-VI,雖然有助於碳化矽更快普及,但恐怕也讓後進追兵更難趕上,再加上中國也砸下大錢投資,市場競爭也更火熱,環球晶董事長徐秀蘭即表示,碳化矽快速成長、技術也提升得很快,尤其8吋的進度比預期快,本來她估計6吋占據市場主流約10年,但目前看來未來10年6吋仍重要,但8吋比預期更快約2年,尤其CREE做得最好最大、技術也提升得很快,拉高進入障礙。

環球晶內部也希望快點趕上進度,所以一直進行增產、送樣以及小量出貨,客戶也在等,所以目前雖然第三代半導體占總營收不到1%,但規劃的資本支出已是公司最大的單位之一。

徐秀蘭認為,台灣在矽以及半導體產業相當強,現在在原本基礎上延伸至第三代半導體材料,客戶和通路重疊性高,台灣目前也有很多研究單位在做化合物半導體,或者研究關鍵設備的開發,今年雖還不夠成熟但明年會更好,若台灣加快腳步,讓整個產業鏈完整化,將會非常有利。

(本文由 MoneyDJ新聞 授權轉載;首圖來源:dokola / CC0)

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