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国内碳化硅行业的现状

发布时间:2022-03-17作者来源:萨科微浏览:706

一个碳化硅芯片业余爱好者的学习笔记。文献整理,业界新闻,偶有所得,天马行空。本公众号属于个人学习笔记,仅为个人业余兴趣爱好,不涉及任何商业目的。文中如果有引用不规范的地方敬请见谅。有人的爱好是养花养草唱歌钓鱼,也有人喜欢写Twiter博客抖音,我最近几年,喜欢周末偶尔读点书刷刷paper,看看前沿方向材料和器件技术发展。

做点有趣的事,做个有趣的灵魂。


     这是个容易挨骂的话题,但对于我这种没有任何利益相关,又一贯喜欢胡说八道的风格来说,瞎聊聊凑个数也就无所谓。这关键还是给我们小圈子几个人自己看的,提前写好了防止我自己到临头忘记几个关键点了。


热度:和当年LED差不多,但技术壁垒,比LED高几个量级;

一句话总结行业国内主流技术方向的各个环节:


1. 硅粉碳粉: 不是问题
太阳能行业还是做了不少好事,现在国内9N的硅粉也不是啥大问题;

2. 碳化硅粉:5N凑合,6N有问题;检测体系不完善,大规模供应这些近两千台炉子,年产几百万片的几十个衬底项目,真把炉子都开起来,粉料奇缺! 低于$100/kg的高质量6N碳化硅粉料源,低成本技术方案,奇缺!

3. 碳化硅长晶/晶圆 -  4H导电,奇缺
    能上车的晶圆质量,及产量,成本…  这个没办法,国内真正在长晶的,长了二十多年,基本也到了一个瓶颈,也就是技术和烧钱迭代的瓶颈,6寸晶圆的缺陷密度/良率,需要再降低一两个数量级,这个需要的时间预计是,5-10年,让一个企业集中所有国内能长晶的教授级高工,集中精力好好迭代往各个改善方向同时烧个几百炉子,加快迭代进度!关键是,现在这个炉耗产出比,它不赚钱有点忧郁啊!

那些个玩资本讲故事的,不应该算在这个产业。算在房地产行业更合适!

4. 碳化硅外延片
5-20um,N型外延,不是问题;
衬底片不好,不够,才是问题!

5. 碳化硅器件- MPS/JBS二极管
二极管 - 650/1200V 20A及以下,良率不是问题,成本性价比,凑合;能稳定批量量产的,北京/无锡/上海/厦门 那四家厂都没啥大问题,[敏感词]有问题的是好的能上车的衬底片来源;
但1700V及以上的二极管,良率和批次稳定性及综合成本,依然不太乐观;我是看过其中几家的实际数据的,关键是有时候还分析不清楚良率不好不稳定的原因。不全在衬底和外延片质量,数据对不上!
50A及以上的二极管,良率不好;但这有一多半是片子的问题;

6. 碳化硅MOSFET器件- 平面结构
3 - 10mOhm, 20A及以下,有一家真的是有四寸的批量,成本性价比和良率/可靠性,有待改善,暂时还不敢有企业装上车,做个充电桩充充电,可以有;
无锡/上海/厦门 那几家厂都在开发和样品阶段,没什么批量数据;

一句话总结:平面MOSFET,能良率稳定大批量量产上车的,没有!
3mOhm 50A以上,批量稳定良率超过40%,没有!


7. 碳化硅MOSFET器件- 沟槽结构
—— 五年计划开发中-ing…
完全自主专利结构产品 — 没有!


国外MOSFET器件情况:

1. CREE- 只做平面,没有沟槽;但CREE平面结构性能暂时两三年还不差于沟槽;

2. 日本Rohm - 双沟槽批量发货;专利有点小问题在打官司;可靠性之前双向OBC有点小纠纷;

3. ST - 650V 50A特供特斯拉毛豆3,大概一千多台,车刚跑了一年多;

4. Infenion - 半包沟槽;
良率未知,但这个结构[敏感词]的优势就是在沟槽里比较结实点;但将来如果8寸有了好光刻机,进一步缩减Pitch有点小困难;


一句话总结:国外碳化硅MOSFET器件主要量产发货是沟槽,已经上车了,量能逐步放大;但听说的是,普遍6寸片MOS良率,不到65%,加上可靠性筛选良率,也不太乐观!但相比国内,至少五年差距!
IP布局方面,将来会不会形成硅IGBT时代类似的专利壁垒,不太好说!



个人看法总结:
1. 长晶和衬底晶圆是“卡脖子”核心技术,是整个产业链的共性技术。单个市场化运营的企业烧钱迭代有点困难,企业有盈利模式压力,投资人需要盈利能力报表好看快速套现,完全期望企业高投入高风险烧钱改进迭代,动力不大;


—— 需要有一个类似德国Fraunhofer研究所,或者欧洲IMEC类似的国家战略投入的非盈利研究机构,来长期投入,解决这种共性技术问题!


2. 前沿器件新结构研发
    —不能再重复硅IGBT的故事,沟槽结构,超结结构,需要提前布局研发;各种靠谱不靠谱的可能结构繁多,单靠企业投入研发成本高昂,需要能实际团结一致的类似日本AIST的产业联合研究机构去投入,或者类似美国Power American的国家实验室联盟机构,非盈利模式的研究开发共有IP和技术授权;


 —Ga2O3,AlN,金刚石等新材料体系,需要提前布局;企业显然还没有精力顾及;我们需要没有利益冲突的非盈利研究投入的一方,需要中国的Fraunhofer,中国的IMEC!






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