全球首创！英飞凌实现300mm碳化硅功率器件制造

碳化硅（SiC）功率半导体制造迎来新的进展。

近日，英飞凌宣布，已在奥地利菲拉赫工厂利用现有硅基制造设备，成功在300mm 碳化硅晶圆上制造出功能性功率器件。这是业界首次在完整规模的半导体晶圆厂环境中实现这一突破。

相较于目前产业逐步推进的200mm 碳化硅晶圆，300mm晶圆能够进一步提高单片晶圆的芯片产出量。英飞凌表示，300mm晶圆每片可生产的芯片数量约为200mm晶圆的2.3倍。

这项进展意味着碳化硅功率半导体在制造效率和成本优化方面有望打开新的空间。

碳化硅晶圆迈向300mm

晶圆尺寸升级是半导体制造提升效率的重要途径。对于相同尺寸的芯片，晶圆直径越大，单片晶圆能够排布的芯片数量通常越多，晶圆加工成本也有机会分摊到更多芯片上。

目前，300mm晶圆已经广泛应用于先进逻辑芯片和存储芯片制造，但在功率半导体领域，晶圆尺寸升级的进展相对缓慢。尤其是碳化硅，产业仍在从150mm向200mm晶圆过渡。

这与碳化硅材料本身的制造难度有关。碳化硅硬度高、脆性大，晶体生长和晶圆加工都面临较高的工艺要求。随着晶圆直径增大，材料缺陷、晶圆平整度以及加工过程中的应力控制等问题也更加突出。如何保证大尺寸晶圆上的材料质量和器件性能稳定，是制造工艺需要解决的关键问题。

英飞凌此次在300mm晶圆上制造出功能性功率器件，说明相关工艺已经从实验室探索推进到实际晶圆厂环境。更重要的是，公司利用现有硅基制造设备完成了这一过程，为未来将成熟硅基生产设施和工艺经验应用于碳化硅制造提供了新的可能。

单片晶圆芯片产出量提升2.3倍

从制造效率来看，300mm晶圆最直接的优势是面积增加。

300mm晶圆的面积约为200mm晶圆的2.25倍。英飞凌给出的数据是，采用300mm晶圆后，单片晶圆可生产的芯片数量能够达到200mm晶圆的2.3倍。

这意味着在相近的晶圆加工流程中，制造商有机会获得更多芯片，有助于提高设备利用效率，并为降低单颗芯片制造成本创造条件。

碳化硅功率器件的应用范围正在扩大，包括新能源汽车牵引逆变器、车载充电机、充电桩、光伏逆变器、储能系统和工业驱动等。其较高的击穿电场和良好的高温工作能力，使其适合高电压、高效率的电能转换场景。

AI数据中心也为碳化硅带来了新的需求。随着数据中心功率密度提升，供电系统需要处理更高的电压和功率，碳化硅在固态变压器、断路器和电源单元等环节的应用受到关注。

对于这些市场来说，碳化硅器件的性能固然重要，制造成本和供应能力同样影响其应用规模。扩大晶圆尺寸，有望从制造端改善经济性。不过，晶圆面积增加并不意味着芯片成本会按比例下降，最终仍取决于材料质量、制造良率和工艺成熟度。

Cold Split（冷分离技术）同步推进

除了300mm碳化硅晶圆制造，英飞凌还公布了另一项进展：公司已在德国德累斯顿工厂验证了Cold Split技术在300mm碳化硅晶圆上的可行性。

碳化硅晶圆制造需要先将晶锭切割成薄片，再经过研磨、抛光等加工环节。传统线切割工艺会产生一定的材料损耗，加工时间也相对较长。由于碳化硅晶体材料成本较高，提高晶锭利用率是降低制造成本的重要方向。

英飞凌表示，该技术能够以更少的材料损耗和更短的加工时间，将晶圆从碳化硅晶锭中分离出来。

这样一来，同一块晶体有望获得更多晶圆，同时减少相关设备资本投入。Cold Split技术则尝试改变这一环节。

这项技术与300mm晶圆制造形成了互补，前者着眼于提高晶体材料利用率，后者则通过扩大晶圆尺寸提升后续芯片制造效率。如果两项工艺都能实现规模化应用，将有助于改善碳化硅从晶体材料到功率器件制造的整体成本结构。

英飞凌布局300mm宽禁带半导体

此次300mm碳化硅制造进展，也是英飞凌宽禁带半导体制造布局的一部分。

上月底，英飞凌宣布，将投资约11亿欧元，在奥地利菲拉赫建设一座采用300mm晶圆制造功率氮化镓（GaN）半导体的高产能工厂。此次碳化硅进展，则将其300mm制造路线拓展至另一种宽禁带材料。

目前，英飞凌已经在硅、碳化硅和氮化镓三种材料上布局300mm晶圆制造。公司希望借助大尺寸晶圆和现有制造基础，进一步扩大功率半导体的生产能力。

不过，英飞凌此次公布的成果主要证明了300mm碳化硅晶圆制造工艺的可行性，距离全面工业化仍有一定距离。公司表示，未来300mm碳化硅技术规划和产能爬坡时间，将与客户及合作伙伴共同制定，同时继续推进现有200mm碳化硅制造路线图。