2021/7/29 11:56:16
来源：《科创板日报》
原标题：“第三代半导体大突破！该公司造出首批8英寸SiC 新能源成最大应用市场”
7月27日，意法半导体（ST）宣布，其瑞典北雪平工厂制造出首批200mm（8英寸）碳化硅（SiC）晶圆片，将用于生产下一代电力电子芯片的产品原型。
该公司表示，SiC晶圆升级到200mm标志着意法半导体面向汽车和工业客户的扩产计划取得重要的阶段性成功，与150mm晶圆相比，200mm晶圆可增加产能，将制造集成电路可用面积几乎扩大一倍，合格芯片产量是150mm晶圆的1.8-1.9倍。此外，意法半导体正在与供应链上下游技术厂商合作开发自己的制造设备和生产工艺。
意法半导体是国际功率半导体大厂，且专注于车规级功率半导体。据Strategy Analytics最新发布的《2020年汽车半导体厂商市场份额报告》显示，意法半导体与英飞凌、恩智浦、瑞萨、德州仪器为全球Top 5汽车半导体供应商，2020年这五家供应商共占据了全球汽车半导体市场近49%的份额。
SiC芯片供不应求 扩产成行业大势
目前，SiC最大的应用市场在新能源汽车的功率控制单元、逆变器、DC-DC转换器、车载充电器等。据Yole预计，到2025年，新能源汽车和充电桩领域的SiC市场将达到17.78亿美元，约占SiC总市场规模的七成左右。
特斯拉此前在Model3率先使用意法半导体和英飞凌的SiC逆变器；2020年国产比亚迪新能源汽车“汉”的电机控制器中开始应用SIC-MOSFET模块；今年3月，器件厂商斯达半导也宣布加码车规级SIC模组产线。
不过，有数据显示，目前全球SiC硅晶圆总年产能约在40-60万片，远不能满足下游需求。
据了解， Model 3主逆变器需要24个电源模块，每个电源模块均基于两个SiC MOSFET裸片，每辆汽车总共有48个SiC MOSFET裸片。按照这个估算若循续渐进采用SiC后，平均2辆Tesla的纯电动车就需要一片6英寸SiC晶圆。而果真如Wedbush证券分析师Dan Ives称，到2022年特斯拉的交付量可能会达到100万辆的话，那么，仅特斯拉就将消耗掉全球SiC硅晶圆总产量。
这一背景下，意法半导体在内的国际一流厂商早早便开启了扩产计划，国内不少厂商也积极参与。据《科创板日报》不完全统计，未来2-5年内碳化硅产能仍将继续增加。（文/上海，研究员 宋子乔）
三安当初为啥放弃收购Norstel AB？
来源：芯语，EETime
6月3日，意法半导体CEO Jean-Marc Chery告诉媒体，他们全资收购的Norstel AB已经成功交付了首个8英寸SiC晶圆。
可以说，意法半导体的SiC衬底技术主要来自于Norstel。而Norstel是从林雪平大学分拆出来的。
据介绍，林雪平大学1993年开始开发碳化硅单晶，其关键技术是获得专利的高温化学气相沉积（HTCVD）技术。当时，林雪平大学得到了ABB集团和芬兰晶圆制造商Okmetic的支持，其技术商业化是通过Norstel来实现的。
2005年2月，Norstel在瑞典诺尔雪平开设了其碳化硅晶圆厂，工厂于2006年秋季落成。其股东包括Okmetic（20%股份），并引入了Eqvitec、Northzone和Creandum等5个机构，合计出资2亿瑞典克朗（约1.5亿人民币）。
当时，Norstel以为碳化硅的商业化会很顺利，他们的董事长还提出了200亿克朗（约150亿人民币）的目标。
不过，碳化硅的发展之路是崎岖前进的，2009年夏天，Norstel前期的融资就花完了，为此该公司进入重组。
2010年1月28日，瑞典国有投资公司Fouriertransform以1.1亿瑞典克朗（约8200万人民币）收购了Norstel。截止当时，Norstel总共获得了大约 3.15亿瑞典克朗（约2.35亿人民币）。
在这期间，Norstel取了多项技术进展。
2011年12月，林雪平大学和Norstel开发了一种可以将碳化硅成本降低20倍的新技术。
众所周知，碳化硅制作太慢，所以很昂贵。Norstel发现通过添加氯气，可以解决这个问题，Cree也是采用该方法。
使用传统的外延方法，气体云中的硅烷气体会形成不稳定的化合物 SiH2。而添加氯气会形成更稳定的SiCl2，这意味着可以提高生长速度。
传统方法制作约0.2毫米的外延层，通常需要2天时间。而使用氯，一个下午就可以完成，而材料质量不会变差，这意味着热能、气体和磨损成本降低了20倍。
2014年9月，Norstel还与Ascatron（2020年被贰陆收购）达成合作，共同开发厚达250毫米的碳化硅外延。当时这项已经做到了4英寸，后期逐步过渡到6英寸衬底。
不过，Fouriertransform的注资也没有让Norstel成功起来，由于开发工作和生产设备投入太昂贵，Norstel很快又把钱花光了，前后合计融资约10亿克朗（约7.46亿元），为此瑞典媒体把Norstel称为“投资者的黑洞”。
很快，Norstel公司再次进行重组，这迎来了中国的投资方。2016年12月30日，安信资本收购了Norstel的所有股份。
据一些媒体介绍，安信资本本次收购的资金，主要来自福建省政府和中国国家集成电路产业投资基金，三安光电参与管理该基金。最近安信资本表态称，“这次收购是我们操刀的，三安光电只是LP”。
瑞典媒体说，中国股东接管Norstel后，想将其生产工艺转移到中国的2个工厂，但该计划遭到瑞典战略产品检查局（ISP）的阻挠，最终没有成功。但是，中国股东还是继续投资Norstel。
在此期间，Norstel又有一些技术突破，主要是碳化硅衬底从4英寸发到6英寸。
2017年9月，Norstel展示了6英寸碳化硅晶圆，其微管密度小于0.2 cm-2、TSD位错低于500 cm-2。第一批样品在2018年第一季度交付给客户。
尽管如此，Norstel的销售额一直难以提高，2015年、2016年营收为1700万瑞典克朗（约1269万人民币），2017年为2100万瑞典克朗（约1567万人民币）。
之后中国股东也放弃了，2019年2月，意法半导体接盘，购买了Norstel 55%的股份。2019年12月，意法半导体又购买了最后45%的股份，以现金交易方式支付了总计1.375亿美元（约8.89亿人民币）。
在收购Norstel后，2019年6 月，通过政府资助的REACTION项目，意法半导体组建了欧洲第一条八英寸SiC试验线，以促进欧洲碳化硅技术升级，推动它在汽车电力电子领域的应用。
REACTION项目一期主要是开发8英寸SiC衬底和关键设备， 根据意法半导体2020年11月的报告，他们已经生产了直径大于8英寸的晶锭，并且成功切割成8英寸晶片，微管密度等参数已经接近最先进的6英寸商用衬底水平。
通过测量发现，其堆垛层错总面积仅占总晶圆的3.3%，其RMS值与其他商用6英寸衬底相当（例如供应商A的RMS=0.129nm；供应商B的RMS= 0.077 nm），而且其扩展的缺陷具有更高的导电性，该衬底的应力值介于-117.09 MPa和100.94 MPa之间，81个点的平均值为 -9.87 MPa。
意法半导体认为，8 英寸SiC晶圆的生产表明该实验线的里程碑已经达到，已经取得了有希望的结果。
但由于沉积和热处理等工艺步骤太多，他们尚不清楚8英寸SiC晶片的最终机械性能如何，在某些关键步骤（例如光刻）中，仍然需要验证晶圆的可加工性，特别是弯曲度、翘曲度和平整度的评估。
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