碳化硅发展长晶为关键,台厂需加快脚步

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,中国也豪掷巨资想要在半导体领域大翻身,目前台厂在碳化硅各个制程都有所著墨和布局,但在关键的长晶领域,台厂的机会在哪?

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,通常耗时约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厘米长度,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

而以目前台湾有在着墨长晶制程者,包括硅芯片大厂环球晶在长晶的部分,目前是4英寸为自己可长晶,产品也有小量出货,至于6英寸产品,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英寸晶棒为目标,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英寸基板已有小量产,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芯片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英寸的碳化晶体硅体,同时目标开发大尺英寸的碳化硅长晶以及芯片加工技术。

国际大厂发展速度有加快 台厂需加紧脚步

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,碳化硅快速增长、技术也提升得很快,尤其8英寸的进度比预期快,本来她估计6英寸占据市场主流约10年,但目前看来未来10年6英寸仍重要,但8英寸比预期更快约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。

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