2022 H1第三代半导体产业进展梳理丨（二）国内外产品进展
时间：2022-09-06作者：佚名
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伴随着第三代半导体进入窗口期，不同领域对第三代半导体材料的需求激增，产品也趋向多元化，迭代与创新速度加快。目前国外产品8英寸SiC商业化加快，GaN功率电子新品耐压达1200V；同时国产SiC模块开始装车，GaN外延突破12英寸。
国际
SiC领域进展情况
企业再发布8英寸衬底。继1月份ST宣布制造出首批8英寸SiC衬底后，5月份法国材料商Soitec也发布了首片8英寸SiC衬底。据不完全统计，国际上已有Wolfspeed、Rohm、ST、Onsemi、II-VI、Soitec等企业成功研发出了8英寸SiC衬底。随着8英寸衬底的逐步量产，SiC功率器件成本大幅降低成为可能。
 8英寸SiC外延片开发正在推进。日本昭和电工宣布其“用于下一代绿色能源半导体的SiC晶圆技术”项目入选日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）“下一代数字基建”的研发计划。该项目主要任务是开发8英寸SiC外延片，目标是缺陷密度下降至少一个数量级，进而降低下一代功率半导体的生产成本。此外，昭和电工3月份也宣布开始量产6英寸功率半导体SiC单晶衬底，实现了“衬底 外延”的整合。
车规级MOSFET持续推出。II-VI、PI、KEC等分别推出车规级SiC MOSEFT，电压集中在1200V、1700V，特别是PI产品声称业界首款符合AEC-Q100标准的汽车级开关电源IC。此外，英飞凌优化了其650V SiC MOSFET，并将其CoolSiC产品系列扩展至2kV；Onsemi则推出业界首款TOLL封装的650V SiC MOSFET，可显著提高能效和功率密度。Qorvo公司在第三代半导体射频器件方面具有全球领先地位，其通过并购UnitedSiC公司，扩大业务版图，并在近期推出了第4代SiC FET，和采用UnitedSiC先进共源共栅技术的智能集成电机控制器。
 MOSFET模块产品增多。Wolfspeed、TDSC（东芝电子元件及存储装置株式会社）、英飞凌、三菱电机等纷纷推出新款SiC功率模块，产品额定电压多在1200V、1700V；功率模块在封装方面主要还是解决更小尺寸、更好扩展性和更高功率密度。此外，新产品也都在积极推进与标准IGBT的兼容。
 应用方面，新能源汽车用800V SiC逆变器加速推出。BorgWarner（博格华纳）、McLaren Applied（麦克拉伦应用技术）、Equipmake、Marelli（马瑞利）纷纷推出800V SiC逆变器，以适应新能源汽车对充电性能和整车运行效率提升的需求。丰田、雷克萨斯、福特、大众、奔驰等整车企业也加快SiC电驱应用。
 衬底环节，丰田合成宣布成功制备出6英寸GaN单晶。丰田合成与大阪大学合作，采用钠助溶剂液相法，在蓝宝石衬底上生长出高质量籽晶，然后再经过HVPE法生长GaN单晶。此外，早在2021年6月，住友化学表示将投入100亿日元（约5.86亿人民币），从2022年开始量产4英寸GaN单晶衬底并表示已经成功制作了6英寸的GaN衬底，并加快量产技术的建立。
外延环节，韩国IVworks和应用材料公司签署联合开发协议，宣布共同开发1200V GaN外延片以应用于电动汽车充电器。IVworksi表示此次合作将使用其自产的混合薄膜设备(MEB)生产6英寸和8英寸外延片，并通过混合MEB设备监测GaN薄膜层的厚度，以此来提高产量。
GaN电力电子耐压水平提高到1200V。EPC、Rhom、Transphorm、Cambridge GaN Devices 、Teledyne e2v HiRel、Odyssey Semiconductor等企业均推出了GaN FET或HEMT产品。其中，EPC推出新品最多，电压涉及350V、200V和100V，包括超小型13.9mm2面积的40V、1.1mΩ GaN FET，以及采用芯片级封装，适用于航空航天及应用的耐辐射100V、3.9mΩ、345AGaN FETEPC7018，此外，EPC还推出了多款搭载GaN FET的转换器、驱动器和电源产品。Teledyne e2v HiRel和Cambridge GaN Devices产品耐压为650VM; Transphorm在其900V基础上，进一步将其产品耐压提高到1200V；Odyssey Semiconductor则是业界少数可以提供GaN垂直器件的企业，其最近推出的产品为耐压700V，导通电阻为1mOhm/cm2的垂直器件，而且Odyssey 有望在2022年为少数客户提供1200 V垂直GaN FET。
 GaN射频器件及应用方面，Integra宣布其100V GaN射频技术已经开始面向美国和欧洲客户进行生产出货，单个晶体管的功率等级高达5kW。意法半导体和MACOM宣布成功生产射频Si基GaN原型；6月，中国台湾稳懋公司宣布推出全新的0.12μm GaN-on-SiC技术，该工艺适用于28V操作，并在29GHz频段产生超过4W/mm的饱和输出功率，线性增益为13.5dB，效率接近50%。
GaN光电子器件及应用方面，从剑桥大学分拆出去的Micro LED公司Porotech宣布成功开发出天然红InGaN基Micro LED显示器，显示面积为0.55英寸（对角线），分辨率为960 x 540，此技术在降低成本的同时，可最大限度地将波长提升至640nm或更高，从而改善更好地产品性能。
超宽带材料方面，氧化镓的研究热度不减。上半年关于氧化镓的多个研究成果基本都来自于日本，主要有Novel、大阳日酸及东京农工大学联合开发了6英寸叶片式 HVPE 设备，并首次成功地在6英寸测试晶圆（使用蓝宝石衬底）上进行了β-Ga2O3成膜，用HVPE法制造的β-Ga2O3外延片主要用于SBD和FET。此外，Novel Crystal Technology公司此前还宣布成功开发出沟槽型安培级1200V耐压氧化镓SBD。这极大推动高耐压氧化镓SBD的商业化进程。4月，大阳日酸宣布，其首台氧化镓（Ga2O3）MOCVD设备在东京农工大学安装落地，并通过验证。最新设计的氧化镓MOCVD设备（型号为FR2000-OX）拥有1x2英寸晶圆的加工能力，能够帮助制备复杂的器件结构，并进一步推动相关材料的研发。
国内
SiC领域进展情况
衬底环节，国内研究机构和企业相继宣布突破8英寸SiC衬底。山西烁科晶体和中科院物理所先后宣布突破8英寸SiC衬底这是国内在第三代半导体领域取得的又一个标志性进展，成果后续产业化将有助于增强我国在SiC单晶衬底的国际竞争力。此外，晶体厚度也在不断提升，哈尔滨科友宣布其6英寸SiC导电型晶体厚度达到32mm。
 外延方面，除瀚天天成、东莞东莞天域保持行业领先外，中电化合物宣布其外延产品通过车规级客户审核。中电化合物目前可向客户提供650V、1200V、1700V系列SiC外延片和GaN外延片产品，其产能达2万片/年，未来3年可望达到8万片，此外，公司产品获得IATF16949质量管理体系认证。
器件方面，多个企业推出二极管和MOSFET产品。上半年，三安半导体、森国科、蓉矽半导体等企业宣布推出SiC二极管产品，电压主要在650V和1200V，其中三安半导体650V 20ASiC二极管于2022年1月首批入选《汽车芯片推广应用推荐目录》。
   GaN衬底，苏州纳维、中镓半导体是持续开展GaN衬底研发和产业化。其中，苏州纳维实现了2英寸氮化镓单晶衬底的生产（位错密度降低到104cm-2）、完成了4英寸产品的工程化技术开发、突破了6英寸的关键技术；中镓2英寸GaN自支撑衬底也实现了量产销售。
外延方面，晶湛半导体发布Full Color GaN®全彩系列LED产品，并实现300mm外延。晶湛半导体发布12英寸GaN-on-Si HEMT外延片，在满足大规模量产和应用所需的漏电要求前提下，成功覆盖200V、650V、1200V等不同击穿电压应用场景需求，该技术突破充分融合Si基GaN与硅CMOS工艺优势，有望进一步提高GaN功率芯片性能，大幅降低器件和系统成本。此外，广东省科学院半导体研究所先进材料平台也制备了位错密度低至2.7×108cm-2且方块电阻高达2.43×1011Ω/R的高质量GaN外延层模板。
GaN功率器件方面，英诺赛科、华润微、镓未来、芯冠科技、国星光电等均推出GaN功率器件，产品以650V为主。此外，三安光电在其投资者互动平台表示Si基GaN产品完成约608家客户工程送样及系统验证，24 家进入量产阶段。
  （来源；材料深一度） |
