据统计，今年前三季度全球SiC车型的销量已经超过了120万台，占据纯电汽车五分之一天下，而业内人士预估，未来SiC衬底的缺口或接近500万片。无疑，车规级SiC风口已经到来，然而晶体质量问题仍旧困扰着国内许多SiC衬底企业。河北岚鲸光电科技有限公司已经开发了创新的SiC长晶炉，能够生产6英寸零微管SiC单晶，已有众多企业在采用。最近，“行家说三代半”采访了岚鲸光电，深入了解他们实现技术突破的关键，以及他们SiC长晶炉最新进展。SiC衬底缺口近500万片？
岚鲸七年磨一剑，助力开发高质量单晶
今年1－9月，全球新能源汽车累计销量超过681万辆，而搭载SiC MOSFET电驱的车型销量也非常亮眼。仅特斯拉Model Y、Model 3，比亚迪汉EV，起亚EV6、现代Ioniq5以及蔚来ET7六款车的销量就超过了111万台，约占全球新能源汽车总销量16.3%。如果再加上其他SiC车型，在纯电车型中的渗透率达到了20%左右。
1-9月部分SiC车型销量 来源：《2022碳化硅（SiC）产业调研白皮书》
但据北京三安光电总经理陈昭亮此前分析，乐观情形下，2025年全球6吋碳化硅晶圆需求甚至将达到728万片，产能缺口达到486万片。目前，国内已有众多SiC衬底企业已经在大幅扩产，然而车规级SiC MOSFET对衬底缺陷密度要求非常高，企业能否抓住风口，晶体质量仍是关键门槛。
道康宁公司SiC衬底分级在此大背景下，岚鲸光电克服了众多的困难，开发出了能够稳定生产6英寸零微管SiC单晶，帮助国内企业解决燃眉之急。目前，岚鲸光电的感应式SiC单晶炉已完成规模性测试，并可连续生产高品质6英寸SiC单晶。截止目前，他们已经为国内厂商提供了20余台长晶炉。据介绍，岚鲸光电成立于2015年5月，研发基地位于石家庄信息产业基地，经过多年的努力和改进，目前碳化硅单晶炉设备已经满足生长高纯半绝缘和导电型SiC晶体的生长要求。据岚鲸光电负责人介绍，他们之所以能够生长出6英寸低缺陷SiC单晶，关键在于设备、材料和工艺的完美结合。
河北岚鲸6英寸导电型SiC单晶及其厚度
现阶段，国外领先的SiC长晶设备制造商是不对外销售长晶炉，而很多长晶设备企业却不具备长晶核心工艺研发能力。为此，岚鲸光电做了非常多的工作，一步步去验证和完善SiC长晶炉。首先，他们斥资自主搭建了20余台长晶炉，建立了自己的长晶车间，通过7年时间深耕于高品质SiC长晶设备的研发及工艺。同时也研发了数字DSP IGBT高稳定性中频电源，籽晶键合设备，相衬显微无损sic晶片检测系统等。其次，岚鲸光电透露，他们还组建了由国内专家、日本专家、台湾专家组成的多学科的技术团队，从SiC物理气相生长的原理着手，逐步分析原料物性参数和生长的关系、原料组分偏离机理、微管和位错形成机理，通过选择籽晶、籽晶粘合、热场模拟优化、温度和压力控制稳定等手段，结合生长完成的数据分析，以逐个减少晶体缺陷。岚鲸光电表示，他们前前后后投入了数千万元进行设备研发和长晶实验，而他们多年累计的经验可以使客户少走弯路，帮助客户节省研发时间、提高生产效率。
河北岚鲸光电科技有限公司长晶车间
而一直以来，岚鲸光电始终都在默默无闻地做着自己的工作，不断完善长晶炉技术，感应式SiC长晶设备也从早期的3英寸迭代到4英寸、6英寸。去年以来，岚鲸光电开始进入“收获的季节”，7年的工作开始开花结果：2021年6月，岚鲸光电首块低缺陷6英寸SiC导电型单晶出炉，重量846g、厚度11mm的厚度。目前，岚鲸光电的长晶设备已经能够生产厚度25mm以上的6英寸N型SiC单晶，且正在进行各方面测试。据介绍，岚鲸光电目前已为国内几家厂商提供了20余台长晶炉。电阻法长晶炉蓄势待发
助力SiC企业赶上8吋潮流
从2022年来看，有2家SiC衬底企业接连获得较大订单，而他们的SiC长晶技术值得关注。- II-VI：与英飞凌签署了一项为期多年的合同；与与东莞天域签订了超过1亿美元的合同。
- 东尼电子：获得1亿元SiC衬底订单。
根据清华大学航天航空学院的研究，与其他企业不同的是，II-VI公司采用的是电阻式PVT系统生长，而且成功展示了8英寸SiC单晶。东尼电子的“突飞猛进”或许与改用电阻法SiC长晶技术有关。2022年8月，东尼电子董事长沈新芳在“募投项目事项投资者说明会”上透露，他们的长晶炉加热方式已经“由感应法变更为电阻法”，而之前的感应炉主要用于碳化硅粉料等准备工作。
为什么电阻法长晶能加速SiC衬底的研发和量产？岚鲸光电告诉“行家说三代半”，电阻炉加热和感应加热热传导方式有很大不同，前者更益于大尺寸、高品质碳化硅单晶的生长。据了解，8英寸等大尺寸SiC晶体生长的热场对细节要求较高，8 英寸碳化硅晶体生长要求较小的晶体横向温度梯度、较大的纵向温度梯度。感应式加热已经很难满足需求，而电阻加热方式有利于系统热场的灵活设计。而在电阻法长晶技术方面，岚鲸光电早有储备，据负责人透露，岚鲸光电自主研发的新一代6/8英寸电阻式SiC长晶炉已经进入长晶验证。用岚鲸光电自己的话来说，“7年来，我们不仅经历了SiC的兴起，也经历了SiC发展的顶峰，国内SiC衬底领域从刚开始的几家，到如今的百家齐放。”未来，岚鲸光电发展方向是研发主导，将持续致力于稳定SiC晶体质量和降低成本的方向努力，也将持续优化感应式、电阻式SiC晶体生长设备。同时河北岚鲸将持开放的态度，希望与大家互相学习、共同合作，并期待能够为国产SiC衬底领域带来一些新的变化。
新闻来源：第三代半导体风向，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。
