IGBT 和 MOSFET作为功率半导体器件的两大主流产品，分别在高耐压（400V~10数kV）和低压（200V以下）领域应用占主导地位。目前硅（Si）仍是制作功率器件的主要材料，碳化硅（SiC）以耐高压、耐高温、高频等优势逐渐渗透多领域，不仅开启了新的技术疆界，更是在多行业掀起了一场产业变革的浪潮。

但碳化硅器件的广泛应用受限于其高昂的生产成本，特别是衬底和外延环节，分别占整个器件的47%、23%，合计约占整体成本的70%；与此形成对比的是，硅基器件的后道晶圆制造成本较高，约占50%，衬底成本反而只占7%。因此同一级别下的SiC MOSFET价格是Si基IGBT的四倍，在碳化硅产业链中，掌握衬底和外延技术的上游厂商处于关键地位。

碳化硅的生产还受限于单晶生长和外延的环境要求和低效的切割抛光工艺，导致国内衬底良率不足50%。从整体生产流程上看，首先由碳化硅粉末通过长晶形成晶锭，然后经过切片、打磨、抛光得到碳化硅衬底，再在衬底上经过外延生长得到外延片，外延片则经过光刻、沉积、离子注入等工艺制成碳化硅晶圆，最后经过划片、减薄等工艺制成芯片，并封装得到碳化硅器件。

碳化硅工艺流程

目前碳化硅半导体的市场化进程面临着三大难题，一是品质，二是良率，三是价格。碳化硅的最大应用市场是电动汽车，而车载碳化硅器件对相应的衬底和外延品质要求更高，目前达标的并不多；良率过低是产业面临的普遍问题，这也影响了碳化硅的产能提升，无法大规模量产导致价格居高难下，这些问题已成为制约碳化硅发展的关键瓶颈。

想要解决这些问题，可以从两方面入手，一方面扩大碳化硅尺寸来提高产能降低成本，相关数据显示，碳化硅衬底从6英寸升级到8英寸，合格芯片产量可以增加 80%-90%，可以将单位综合成本降低50%以上；另一方面则可以改进碳化硅半导体的制备和加工工艺，如在衬底的制备成本中，制造费用占比高达50%，还有较大的下降空间。

往届功率半导体论坛现场

碳化硅从6英寸扩大到8英寸，产业链相关工艺也需要随之优化，如长晶环节，8英寸与6英寸在籽晶制备与温场控制等方面有不同需求；切割加工方面，衬底尺寸越大产生的切割应力、翘曲问题越显著；外延生长也需要相对应的设备等等，正是这些产业化技术难题，让目前8英寸碳化硅的应用进展并不让人满意，创新碳化硅半导体加工技术可谓迫在眉睫。

同时，包括SiC和IGBT的功率半导体器件正朝高功率密度、微型化、高效率、低能耗及高可靠性方向发展。在这一进程中，对芯片和封装技术不断提升的要求使得器件的集成度、散热性能和耐压能力面临更高挑战，推动了行业的新一轮创新。

功率半导体芯片产品差异化来自晶圆制造能力、封装测试能力及系统理解能力。技术升级使得芯片面积减小、开关损耗降低，但仅有芯片优化是不够的，高可靠性的封装技术也是保证芯片全效能发挥的关键。功率模块封装通常包括将一个或多个功率芯片与陶瓷衬板、引线、端子、绝缘灌封胶和外壳等集成，以提升功率模块的性能、使用寿命和可靠性。

半导体功率器件设计企业在提升产品性能时，涉及多个领域的交叉知识，包括工艺技术、器件结构设计、仿真、特性分析、封装测试、材料应用等，这些对于满足下游应用的性能、成本、可靠性等方面提出了综合性要求。

为进一步推动功率半导体器件产业的创新发展，推动碳化硅产业的快速健康发展，促进制备与加工技术的创新应用，艾邦智造将于7月5日在苏州举办《第三届功率半导体IGBT/SiC产业论坛》。论坛将围绕IGBT、SiC等功率半导体的市场发展趋势、芯片设计、模块封装、材料创新、工艺设备及应用，以及碳化硅加工环节的单晶生长、衬底制备、晶片切磨抛、外延生长、芯片制备等议题展开，诚邀产业链合作伙伴共襄盛举，共同探讨碳化硅产业发展所遇到的技术难题以及功率半导体行业发展新策略。

主办单位：艾邦智造

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原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：邀请函 ▏第三届功率半导体 IGBT/SiC 产业论坛（苏州·7月5日）