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近日，Soitec的Bernin 4 fab工廠正式落成剪彩。
信息稱，Bernin 4 晶圓廠將擁有 2,500 平方米的潔凈室空間，但目前僅安裝了 1,500 平方米。第一批晶圓將于 11 月下線，到明年產(chǎn)量將增至數(shù)千片，到 2028 年滿負荷生產(chǎn)時年產(chǎn)量將達到 500,000 片。200 毫米晶圓計劃于 明年3 月份投入生產(chǎn)。
Bernin 4，兼具 150 至 200 毫米之間的爬升靈活性。負責人稱：“SmartSiC 的采用尺寸有 150 毫米和 200 毫米，我們不想選擇其中一種尺寸，因為我們認為這兩個市場都會增長，150 毫米（晶圓尺寸）已經(jīng)開始流行，而 200 毫米（晶圓尺寸）正在醞釀之中。我們選擇創(chuàng)建一個靈活的、與尺寸無關的晶圓廠，能夠根據(jù)需要在 150 毫米和 200 毫米的尺寸上進行生長。”
到 2028 年，Soitec 計劃每年生產(chǎn)超過 500 萬片晶圓，涵蓋所有生產(chǎn)基地和晶圓尺寸。
從 Soitec 決定開發(fā) SmartSiC 技術到在法國伯寧的新工廠啟動 SmartSiC 晶圓生產(chǎn)，僅過了四年的時間。Soitec承諾將在不到一年的時間里，市面上會出現(xiàn)首款采用 SmartSiC 功率組件的電動汽車正式上路。
Soitec首席執(zhí)行官 Pierre Barnabé
Soitec 的 Bernin 4 延伸區(qū)鳥瞰圖（來源：Soitec）
從實驗室走向量產(chǎn)，Soitec穩(wěn)步前行
SmartSiC 源自法國格勒諾布爾 CEA-Leti 內 Soitec 基板創(chuàng)新中心的試驗線，是 Soitec 專有 SmartCut 工藝對 SiC 的改編。
Soitec 創(chuàng)新總監(jiān) Sandrine Chabanet 表示：“從實驗室到工廠只用了四年時間。2019 年，我們決定采用 SmartSiC 解決方案。2020 年，在 CEA-Leti 的幫助下，我們推出了第一批 150 毫米晶圓。2021 年，我們能夠在 CEA-Leti 建立試驗線。2022 年，我們對 200 毫米晶圓進行了認證。今天，我們?yōu)?Bernin 4 工廠舉行了落成典禮。”
SmartSiC 由單晶 SiC 供體晶圓上的非常薄的層制成，轉移并鍵合到由多晶 SiC 制成的高導電載體晶圓上。Soitec 聲稱，與傳統(tǒng)塊狀 SiC 相比，SmartSiC 襯底通過更高的供體晶圓可重用性、更高的產(chǎn)量和更小的芯片尺寸，將性能和能源效率提升到了新的水平。
Sabonnadière 表示，多晶硅晶圓的優(yōu)勢在于它具有極高的導電性，其電流傳導能力比單晶硅晶圓高 8 倍。“與 MOSFET 和二極管中的傳統(tǒng) SiC 相比，這意味著節(jié)能 15% 至 20%。”
Soitec 進一步聲稱，其 SmartSiC 技術能夠利用一種單晶 SiC 襯底生產(chǎn)出 10 倍以上的高質量 SiC 襯底。
延伸閱讀：【技術解讀】Soitec的SmartSiC?將成為新的行業(yè)標準？
Sabonnadière 表示，優(yōu)質 SiC 供體晶圓可以重復使用多次。“由于我們重復使用的單晶硅（供體）晶圓的價值是其價值的 10 倍，如果它的質量非常好，那么將擁有 10 個質量非常好的晶圓。”?這種可重用性效果提高了制造產(chǎn)量，并允許在單個晶圓上安裝更多器件。
Sabonnadière 表示：“從進入晶圓廠的 50,000 片晶圓開始，我們將生產(chǎn) 500,000 片晶圓，并且在每個 [200 毫米] 晶圓上，芯片制造商將能夠添加 25% 以上的組件。”
Soitec 聲稱單晶硅供體晶圓可以重復使用 10 次。實際上我們說 10 個，從技術上講我們可以做 15 個，但沒有什么可以阻止我們走得更遠。這是我們與 Leti 等公司共同進行的高級研究的一部分，旨在擴展我們的價值主張。”
當媒體詢問 SiC 供體晶圓的質量是否會因重復使用而惡化時，他的回答是否定的。“質量沒有改變。這更多的是機械抓地力的問題，就像你拿著一塊盤子，它會逐漸被劃傷，但晶圓的內在質量不會改變。”
Sabonnadière 補充道：“SmartSiC 才剛剛起步。故事還沒有結束。我們將繼續(xù)進行先進的研發(fā)，并考慮 SmartSiC 的使用和優(yōu)化，包括提高可重用性。”
已向客戶發(fā)送了近千片樣片驗證
Soitec 于 2022 年 5 月發(fā)布了據(jù)稱是世界上第一個將 200 毫米單晶 SiC 供體晶圓鍵合到200 毫米多晶 SiC 晶圓的產(chǎn)品。去年12月，它宣布與意法半導體達成協(xié)議，對Soitec的SmartSiC技術進行鑒定和認證，以生產(chǎn)200毫米SiC襯底。
Sabonnadière 稱，為期 18 個月的資格和認證階段正在“按計劃”進行。他拒絕透露其他客戶的身份，但表示迄今為止已向客戶和潛在客戶發(fā)送了 1,000 多個樣片用于供客戶驗證。
“我們 7 月份有 20 個潛在客戶，今天有近 30 個潛在客戶，世界四個汽車制造地區(qū)的驗證反饋正在加速回饋，”他說。“我們不再處于樣片階段，已經(jīng)進入工程化。合理地說，到 2024 年底，我們將看到第一批配備內置 SmartSiC 功率組件的電動汽車。”
對于未來的市場需求，Soitec 堅定看好電動汽車800V的進展。他們認為，與碳減排軌跡一致，電動汽車的采用在全球范圍內激增。碳化硅器件一直是電動汽車的技術加速器，可以提高電子系統(tǒng)的功率密度，同時降低車輛的整體尺寸、重量和成本。
Soitec 預計SiC 在電動汽車中的滲透率樂觀預期可達約為 70%，并旨在使SmartSiC 技術成為 150 毫米和 200 毫米 SiC 晶圓的市場標準。
Soitec 碳化硅項目副總裁 Emmanuel Sabonnadière 在新聞發(fā)布會上表示：“沒有充滿活力的市場，就不可能有創(chuàng)新。”?“如今的電動汽車市場每年增長約 30%，到 2025 年電動汽車保有量將達到約 2000 萬輛，到 2030 年將達到 4500 萬輛電動汽車，這意味著 2030 年所有新注冊的電動汽車中約有一半將是電動汽車。汽車革命每 100 年發(fā)生一次，Soitec 不想錯過。”
Soitec 在 2023 財年第四季度從 SiC 業(yè)務中獲得了第一筆收入，并預計未來幾年將快速增長。“到 2026 財年，SiC 將占我們 21 億美元收入的 10%，到 2030 年，我們預計我們的 SmartSiC 產(chǎn)品將占 SiC 市場的 30% 份額，屆時將占到 70% 的份額。電動汽車市場，”。
即使 Soitec 實現(xiàn)到 2030 年占據(jù) 30% 市場份額的目標，SmartSiC 距離成為電動汽車市場標準還有很長的路要走。然而，更長的行駛里程和快速充電需求正在推動 800V 電池系統(tǒng)的發(fā)展，Sabonnadière 堅信 SmartSiC 將成為使電動汽車在充電 10 分鐘左右后即可行駛 500 公里的技術。“這將引發(fā)電動汽車的大規(guī)模采用，真正滿足用戶的需求，”他說。
Soitec 的下一步戰(zhàn)略
這次采訪中，Soitec也透露了下一步戰(zhàn)略的方向，從中長期來看，Soitec 確定了盈利能力的兩個主要驅動因素。首先是半導體市場的增長軌跡；第二個是采用趨勢，從其核心絕緣體上硅產(chǎn)品轉向絕緣體上壓電、SiC 和 GaN 產(chǎn)品。
Barnabé 表示：“我們圍繞 GaN 的產(chǎn)品將越來越多地滲透到市場，特別是 SmartGaN 解決方案，這將反映我們在 SmartSiC 方面所做的事情，但針對 GaN，并推出新的應用來滿足市場需求。”
Barnabé 表示，SmartGaN 產(chǎn)品將在未來幾年內開發(fā)出來。“對于 SmartSiC，Leti 的試點裝置使我們能夠顯著縮短了解市場運作方式所需的交付時間。我們將受益于 SmartGaN 的這些成果，它由一層薄薄的高質量 GaN 組成，我們將其粘合到硅或非硅處理晶圓上，以滿足 1,200 V 以上和極高射頻的電力電子市場的需求”。
為了解釋SmartGaN的加速階段（預計會比SmartSiC更快），Menon指出，Soitec的工業(yè)基礎設施包括位于比利時的GaN外延中心。SiC 的情況并非如此。“我們沒有單晶硅來源，”他說。“這就是 GaN 外延技術和 SmartCut 技術之間的協(xié)同作用，該技術在公司中眾所周知，并且我們知道如何實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。所有這些因素都將有助于加快進程。”
當被問及是否計劃建設 SmartGaN 工廠時，Barnabé 回答說：“我們拭目以待。”
SiC 和 GaN 有著光明的前景，但金剛石很可能被證明是高功率電子應用的終極寬帶隙半導體材料。Soitec 表示，它已經(jīng)制定了中長期路線圖。“這是非常先進的研究，”Sabonnadière 告訴 EE Times Europe。“SmartGaN 是下一步，而之后的舉措就是鉆石級舉措。”
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