后摩尔时代的新集成与新材料.pdf

行业顾问商业尽调募投研究专家网络2022年8月后摩尔时代的新集成与新材料后摩尔时代的新集成与新材料行业分享框架行业分享框架2后摩尔时代后摩尔时代，半导体行业聚焦：半导体行业聚焦：12新材料新材料SiC新集成新集成Chiplet后摩尔时代，后摩尔时代，Chiplet模式有望延续模式有望延续摩尔定律的“经济效益”摩尔定律的“经济效益”SiC材料具备性能和应用优势，材料具备性能和应用优势，成为成为后摩尔时代的新宠儿后摩尔时代的新宠儿摩尔定律使单个芯片上集成的晶体管数量从几千个增加到十几亿个，是过去半导体、计算机行业发展的决定摩尔定律使单个芯片上集成的晶体管数量从几千个增加到十几亿个，是过去半导体、计算机行业发展的决定性规律，但摩尔定律逐渐遭遇瓶颈性规律，但摩尔定律逐渐遭遇瓶颈3资料来源：DIGITIMES，灼识咨询芯片迭代对比芯片迭代对比芯片面积芯片面积（）3nm125.0016nm10nm7nm5nm晶管数量晶管数量（亿）（亿）净净晶圓可切晶圓可切割晶片數割晶片數晶圆造价晶圆造价($)87.6683.2785.0085.00334369105141359.74512.44545.65530.25509.04晶粒造价晶粒造价($)5,9128,3899,96512,50015,50016.4316.3718.2623.5730.75单位面积中晶体管数量的几何级增长，对芯片的成本也会呈几何级数增长单位面积中晶体管数量的几何级增长，对芯片的成本也会呈几何级数增长10nm7nm5nm3nm2nm0.520.951.271.70.530.971.732.94.91.061.835.2SAMSUNG（三星）（三星）TSMC（台积电）（台积电）Intel（英特尔）（英特尔）IBM头部厂商晶体管密度估算对比，头部厂商晶体管密度估算对比，2021百万/平方毫米受制于芯片尺受制于芯片尺寸的物理极限寸的物理极限1受制于光刻技受制于光刻技术术2受制于隧道效受制于隧道效应应3受制于功耗和受制于功耗和散热问题散热问题4受制于供电和受制于供电和信号处理能力信号处理能力有限有限53.3326个月36个月未达到摩尔定律*根据摩尔定律，芯片上集成的晶体管数目大约每经过18个月便会增加一倍后摩尔时代，后摩尔时代，Chiplet由于其高性能、低功耗、高面积使用率以及低成本受到广泛关注，在延续摩尔定律的由于其高性能、低功耗、高面积使用率以及低成本受到广泛关注，在延续摩尔定律的“经济效益”方面被寄予厚望“经济效益”方面被寄予厚望4资料来源：灼识咨询SoC Vs.ChipletDORDORDORDORDORDORDORI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OFour“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3DORFour“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3DORDORI/OI/OFour“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3DORDORI/OI/OFour“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3DORDORI/OI/OFour“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3DORDORI/OI/OFour“Zen”Cores+L3Four“Zen”Cores+L3SoC芯片芯片 以AMD 32-core 芯片为例 总面积7772 造价1.0X*Chiplet芯片芯片 以AMD 4*8-core Chiplet为例 每个Chiplet面积为213 2，总面积8522 造价0.59X*可提供较大的性能功耗优化空间，支持面向特定领域的灵活定制 有效提升信号传输质量和带宽 利用小芯片（具有相对低的面积开销）低工艺和高良率可以获得有效降低成本开销 可以有效缩短芯片的研发周期及节省研发投入，并降低研制风险模模组组化化模块器器件件数数量量t功功能能密密度度t摩尔定律功能密度曲线2D-3D，面积，面积-体积，体积，Chiplet有望从另一个维度延续摩尔定律的“经济效益”有望从另一个维度延续摩尔定律的“经济效益”所有器件都可以在一个硅片上集成，器件数量将以指数方式增长器件将以多种方式集成，系统空间内的功能密度将持续增长Chiplet灵活的“模块化”设计思维，将使得未来灵活的“模块化”设计思维，将使得未来IP硬核芯片化，提供了新的产品模式，芯片产业链格局将随硬核芯片化，提供了新的产品模式，芯片产业链格局将随之发生变化之发生变化5资料来源：灼识咨询IP硬核芯片化硬核芯片化IP产品模式更新产品模式更新产业链格局改变产业链格局改变Chiplet是新的硅片级硅片级IP重用模式重用模式Chiplet在工艺选择、架构设计上在工艺选择、架构设计上都具有灵活性都具有灵活性，优化了IP硬核无法修改导致的复用困难和使用范围较窄的问题半导体半导体IP授授权商权商芯片制造和封芯片制造和封装厂商装厂商Chiplet供供应商应商Chiplet芯片制芯片制造和封装厂商造和封装厂商新进入芯片设计厂商新进入芯片设计厂商升级升级扩大生产线扩大生产线帮助帮助进入进入委托委托芯片行业半导体IP授权商升级为Chiplet供应商，进一步扩大扩大IP价值价值Chiplet供应商可以帮助互联网厂商等缺乏芯帮助互联网厂商等缺乏芯片设计经验和资源的企业发展芯片产品片设计经验和资源的企业发展芯片产品IP软核软核IP固核固核IP硬核硬核 寄存器代码 行为级验证 逻辑描述 网表 帮助文档 布局布线 布局规划 硬件参数 物理版图 掩模版图 系统工艺EDA设计FPGA设计Chiplet 包含定义明确的功能子集的微型集成电路“小芯片”基板基板转接层转接层IP1IP2IP3IP4IP芯片化芯片化基板基板转接层转接层GPUVPUNPUISP不同功能的不同功能的Chiplets传统单片系统设计方式是从不同的从不同的IP供应供应商处购买商处购买IP，结合自研模块集成，结合自研模块集成Chiplet模式下只需要购买供应商生产好的Chiplet小芯片，将其封装形成系统芯片将其封装形成系统芯片即可Chiplet 已在已在FPGA、CPU、GPU、数据中心等领域表现出其独特的优势，市场空间不断提升、数据中心等领域表现出其独特的优势，市场空间不断提升6资料来源：Omedia,灼识咨询市场需求市场需求Chiplet的应用的应用尽管Chiplet的标准化才刚刚起步，但它已在高性能CPU，FPGA等领域表现出独特优势，未来市场空间巨大；Chiplet吸引英特尔和AMD等国际芯片厂商投入相关研发，在当前在当前SoC遭遇工艺节点遭遇工艺节点和成本瓶颈的情况下有望发展成为一种和成本瓶颈的情况下有望发展成为一种新的芯片生态新的芯片生态6.59.812.018.527.540.058.084.02024E20202018201920212022E2023E2025ECAGR 41.7%CAGR 46.0%亿美元Chiplet市场规模，全球，市场规模，全球，2018-2025EFPGACPU数据中心GPUChiplet模式落地必须实现异构芯片的集成，其中涉及两个难点：异构芯片之间的互连、集成性能的优化，先模式落地必须实现异构芯片的集成，其中涉及两个难点：异构芯片之间的互连、集成性能的优化，先进封装技术是后者的关键进封装技术是后者的关键7资料来源：灼识咨询Chiplet异构集成示意图异构集成示意图 Chiplet模式把一些实现特定功能的芯片裸片集成为一个系统芯片，提升系统芯提升系统芯片可扩展性和灵活性片可扩展性和灵活性 对采用不同工艺的裸片进行封装对采用不同工艺的裸片进行封装，如上图所示，对高性能CPU采用最新工艺，而一般功能模块降低工艺需求GPU 5nm Chiplet主存 22nm ChipletISP 12nm ChipletCPU 5nm ChipletI/O 22nm ChipletVPU 12nm ChipletChiplet异构集成难点异构集成难点Chiplet异构集成解决方案异构集成解决方案先进封装提升异构集成性能先进封装提升异构集成性能缺乏高效统一的互连接口和协议缺乏高效统一的互连接口和协议行业解决方案行业解决方案12异构集成性能挑战异构集成性能挑战 EMIB（嵌入式多芯片互联桥）使用硅桥中介，实现异构芯片集成互连 硅桥成本低、结构散热性好芯片1芯片2EMIB芯片带宽不一致导芯片带宽不一致导致信号传输不稳定致信号传输不稳定Chiplet之间的互连不直接，功耗需要平衡功耗需要平衡芯片的堆叠让散热散热问题变得更加棘手问题变得更加棘手不同厂商生产的小不同厂商生产的小芯片成为孤岛芯片成为孤岛高速接口高速接口需高数据吞吐量、低数据延迟、低误码率各厂商推出高速互连协议，如Intel的AIB协议、NVIDIA的NVLink协议Intel等行业巨头成立Chiplet标准联盟，制制定通用定通用Chiplet的高速的高速互连标准互连标准UCIe测试是一个挑战测试是一个挑战，要保证系统芯片能正常工作先进封装是实现先进封装是实现Chiplet的方式，目前行业内主要的先进封装工艺有倒装封装、晶圆级封装、的方式，目前行业内主要的先进封装工艺有倒装封装、晶圆级封装、2.5D/3D封装以封装以及及SiP系统级封装等，尤其后三者是行业焦点系统级封装等，尤其后三者是行业焦点8资料来源：灼识咨询倒倒装装封封装装晶晶圆圆级级封封装装2.5D/3D封封装装3D封装封装2.5D封装封装 2.5D/3D封装是三维层面三维层面的多芯片堆叠多芯片堆叠封装工艺，其将多个芯片进行堆叠封装，需使用TSV硅穿孔技术，对贴片机精度要求在2.5-3m 其中2.5D封装技术是将不同芯片通过中介层中介层将不同芯片进行电路连接，电路连接效率更高，速度更快；而3D封装技术是直接实现硅片或者芯片之间的多层堆叠扇入型扇入型晶片正面朝下RDL层PCB锡球扇出型扇出型环氧树脂 晶圆级芯片封装技术(Wafer Level Packaging)是对整片晶圆进行封装测试整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片一致。其中扇入型利用RDL层层将电信号向内向内扩展至芯片中心；扇出型则将电信号向外向外扩展至芯片外的区域，因此后者可连接更多引脚 去除基板，均摊成本更低均摊成本更低关键指标提升关键指标提升 先封装后切割，大幅降低封测后的大幅降低封测后的IC尺寸尺寸 晶圆形式批量处理，加工效率高加工效率高 扇出型封装提高引脚数量，互联密提高引脚数量，互联密度最大化度最大化 倒装封装(Flip-Chip)，是在I/O底板上沉积锡铅球，然后将芯片翻转加热，利用熔融的锡铅球与陶瓷机板相结合来替换传统的打线键合(Wire Bond)除去引线，显著减小封装尺寸显著减小封装尺寸 具有更强的散热性能更强的散热性能 具有更好的电学性能更好的电学性能，可突破传统封装的频率上限 提高提高I/O引脚数量引脚数量 封装尺寸和重量显著减小尺寸和重量显著减小 多芯片集成，封装性能和带宽显著性能和带宽显著提升提升 有助于降低整体成本有助于降低整体成本主要先进封装工艺主要先进封装工艺晶片倒装晶片倒装晶片正面朝下基层PCB锡球引线系统级封装系统级封装 系统中封装(System in Package)，是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能 SiP技术通过标准的片外焊线键合(Wire Bond)或焊料凸点(Flip Chip)连接芯片 SiP可以垂直堆叠或水平平铺 封装的内部结构和电气直接互连，免除其他步骤，降低成本免除其他步骤，降低成本 实现更高的集成度实现更高的集成度 可降低整体功耗整体功耗 减小减小封装体积与重量体积与重量PCB板封装载板Memory chipProcessor chip半导体半导体SiP传统引线键合传统引线键合晶片正面朝上基层PCB锡球行行业业关关注注焦焦点点先进封装技术在近十年间快速发展迭代，整体呈现出先进封装和芯片制造融合的趋势，先进封装技术在近十年间快速发展迭代，整体呈现出先进封装和芯片制造融合的趋势，台积电、台积电、IntelIntel、三星、三星等业内领先玩家均以高性能封装为下一世代重点投入方向等业内领先玩家均以高性能封装为下一世代重点投入方向9资料来源：灼识咨询先进封装先进封装面世时间面世时间2D/2.5D/3D功能密度功能密度应用领域应用领域主要厂商主要厂商FOWLPCoWoSHBMHMC INFOEMIBFOPLPWide-IOFoverosCo-EMIBTSMC-SoICX-Cube2009201220152012201620182017201220182019202020202D2D2D2D2.5D3D+2.5D3D3D3D3D+2D3D3D智能手机、5G、AIiPhone、5G、AI移动设备、5G、AIGraphics、HPC高端服务器、高端企业、HPCGraphics、高性能计算集群高端服务器、高端企业、HPC高端智能手机高端服务器、高端企业、HPC高端服务器、高端企业、HPC5G、AI、可穿戴或移动设备5G、AI、可穿戴或移动设备低程度高程度行业分享框架行业分享框架10后摩尔时代后摩尔时代，半导体行业聚焦：半导体行业聚焦：12新材料新材料SiC新集成新集成Chiplet后摩尔时代，后摩尔时代，Chiplet模式有望延续模式有望延续摩尔定律的“经济效益”摩尔定律的“经济效益”SiC材料具备性能和应用优势，材料具备性能和应用优势，成为成为后摩尔时代的新宠儿后摩尔时代的新宠儿工作频率（Hz）输出功率（W）101001k10k100k1M10M101001k10k100k1M10M100MSiC MOSFETGaN HEMTIGBT单管单管IGBT模块模块Si二极管二极管GTO/IGCT晶晶闸闸管管Si MOSFET 功率半导体趋向高电压高功率、集成化小型化高电压高功率、集成化小型化 不需要追赶摩尔定律，但可靠性要求非常高可靠性要求非常高 对先进设备依赖度不高，后道加工需特殊设计和材料需特殊设计和材料 整体进步依靠制程工艺、封装设计和新材料迭代制程工艺、封装设计和新材料迭代资料来源：灼识咨询代表材料代表材料技术标准技术标准主要产品形式主要产品形式高频性能高频性能高温性能高温性能技术阶段技术阶段锗（Ge）、硅（Si)砷化镓、磷化铟砷化镓、碳化硅碳化硅、氧化锌大晶圆尺寸、窄线宽使通讯速度、信息容量与存储密度提升禁带宽度更高以大规模集成电路为主要技术的计算机电子产品以光发射器件为基础的光通讯、光存储等光电子系统制造高频、大功率和高密度集成的电子器件.第一代半导体第一代半导体第二代半导体第二代半导体第三代半导体第三代半导体第三代功率半导体以碳化硅为代表材料，向大功率、高性能迈进第三代功率半导体以碳化硅为代表材料，向大功率、高性能迈进功率半导体器件性能比较功率半导体器件性能比较关键分析关键分析材料迭代材料迭代资料来源：灼识咨询注：Cree,Inc于2021年10月4日宣布正式更名为Wolfspeed,Inc.SiC器件耐压可达20kV以上 Si MOSFET:900V IGBT:6.5kV SiC MOSFET的漂移层电阻相比于具有相同阻断电压的Si MOS低100倍以上 SiC器件工作频率在100kHz以上 Si MOSFET、IGBT开关频率低，40kHz SiC器件工作结温在200以上 Si MOSFET 150 IGBT175耐高温特性耐高温特性开关速度快开关速度快通态电阻低通态电阻低耐高压特性耐高压特性对冷却系统要求低对冷却系统要求低减小电容电感的体减小电容电感的体积积能量损耗小能量损耗小高输出功率高输出功率材料性能材料性能器件性能器件性能系统性能系统性能禁带宽度大禁带宽度大SiC是Si的5倍高导热率高导热率SiC是Si的2.5倍饱和电子漂移速度高饱和电子漂移速度高SiC是Si的10倍高击穿电压高击穿电压存在高速二维电子气存在高速二维电子气SiC高电子迁移率高能效高能效 SiC器件相较IGBT功耗降低60-80%，效率提升了1-3%小型、轻量小型、轻量 SiC器件体积可减小到IGBT整件的1/3-1/5 重量可减小到40-60%驱动力强驱动力强 SiC器件相较Si MOSFET输出功率提高33%，功率密度提高3倍SiC器件优势传导分析器件优势传导分析SiC是Si的3倍目前目前SiC二极管和二极管和SiC MOSFET已实现商业化，与传统解决方案相比已实现商业化，与传统解决方案相比，具有多方面性能优势，是高温、，具有多方面性能优势，是高温、高频、大功率、高压场景的理想器件，能使系统效率更高、重量更轻、结构更紧凑高频、大功率、高压场景的理想器件，能使系统效率更高、重量更轻、结构更紧凑SiC MOSFET型号型号SBDPINJBSSiC 二极管型号二极管型号DMOSFET(双扩散双扩散)TMOSFET(沟槽）沟槽）能避免沟槽角落电场聚集的问题，因而适合高压的环境特性特性减小了 JFET 区域的电阻且沟道电阻也能适当减小，更适合低压的环境即热载流子二极管，通过金属和半导体接触形成势垒，实现整流在PN结二极管的P层和N层中间，插入一层低掺杂半导体材料组成的I层特性特性即高压结势垒肖特基二极管，在SBD基础上结合PIN反向特性，改善肖特基势垒降低效应SiC功率器件产业链功率器件产业链主要分为上游原材料设备、中游器件模块和下游应用；在主要分为上游原材料设备、中游器件模块和下游应用；在SiC功率器件领域，功率器件领域，IDM和和Fabless各有优劣，各有优劣，IDM在工艺设计互动、研发迭代速度、研发迭代成本方面具有优势在工艺设计互动、研发迭代速度、研发迭代成本方面具有优势SiC功率半导体产业链全景图功率半导体产业链全景图上游原材料与设备上游原材料与设备中游器件与模块中游器件与模块下游应用下游应用 国内国内 国内国内 国外国外 国外国外 国内国内 国外国外 国内国内 国内国内 国外国外 国外国外IDM衬底衬底外延外延设计设计制造制造封测封测 国内国内 国外国外注：Cree,Inc于2021年10月4日宣布正式更名为Wolfspeed,Inc.SiC功率半导体功率半导体IDM和和Fabless模式对比模式对比IDMFabless工艺设计互动双向互动设计迎合工艺研发迭代速度产能自主掌控效率高产能集中于境外效率低研发迭代成本实验性混合投片单型号成本低常规试验流片单型号成本高工艺研发速度相当相当大批量工程能力弱强晶圆尺寸升级包袱重更灵活资料来源：IDC，灼识咨询工业电机消费电子电动汽车新能源并网轨道交通智能电网SiC二极管二极管SiC MOSFET 太阳能逆变器太阳能逆变器：碳化硅二极管转换速度非常快转换速度非常快，而且消除反向恢复电流效应，能耗降低能耗降低7070%开关电源开关电源：SiC-SBD 与 Si-SBD 相比的总容性电荷（Qc）较小，能够在实现高速开关操作高速开关操作的同时减少开关损耗减少开关损耗，因此被广泛用于电源PFC 电路中 工业：工业：重型电机、工业设备主要是用在高频电源的转换器上，可以带来高高效率、大功率、高频率效率、大功率、高频率的优势 家电：家电：SiC-SBD通过高频驱动实现无源器件的小型化、低噪化小型化、低噪化，广泛应用在空调、电源、光伏发电系统中的PFC 电路和整流桥电路中 光伏：光伏：使用SiC MOSFET或SiC MOSFET与SiC SBD结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率提升至转换效率提升至99%以上以上，能量损耗降低能量损耗降低50%以上以上，设备寿命提升设备寿命提升50倍倍 目前电动车领域占据了电动车领域占据了SiC下游应用主要市场下游应用主要市场 未来随着SiC 车用逆变器的大规模采用，汽车市场占比还将持续上升汽车市场占比还将持续上升 车载车载 OBC 和和 DC/DC，已经开始采用，已经开始采用 SiC 器件器件 受益于SiC的更高效率和更高频率，大功率充电器也被应用大功率充电器也被应用2016201720182019202120222020IGBT+Si FRDSiC MOSSiC SBDSiC SBD+SiC MOSSiC MOSSiC MOSSiC SBD+SiC MOSSiC MOSOBCDC/DC逆变器无线充电大功率DC/DC（快速充电）新新能能源源汽汽车车其其他他领领域域应应用用 风电：风电：风电产生的交流电易受风力影响，电压、电流不稳定，需使用SiC器件先整流为直流电，后逆变成交流电实现并网，成本减少成本减少50%，重量降低，重量降低25%轨道交通轨道交通：采用SiC MOSFET的逆变器，可使车辆系统电力损耗降低车辆系统电力损耗降低30%以上，以上，零部件体积及重量减少零部件体积及重量减少40%，效率及速度得到提升 不间断电源不间断电源UPS：基于SiC器件的商用UPS，效率更高，散热更好效率更高，散热更好；大型数据中心使用SiC MOSFET的电源系统损耗可降低损耗可降低30%以上以上12341234资料来源：灼识咨询SiC功率器件主要应用于电动汽车、新能源发电、开关电源、轨道交通和智能电网等领域，有利于功率器件主要应用于电动汽车、新能源发电、开关电源、轨道交通和智能电网等领域，有利于功率密度和效率的提升，在部分领域开始取代功率密度和效率的提升，在部分领域开始取代Si器件，市场潜力巨大器件，市场潜力巨大全球全球SiC功率器件市场规模，以收入计功率器件市场规模，以收入计单位：人民币亿元总计总计CAGR2017-20212021-2026E42.4%22.3%37.0%21.7%54.3%30.6%45.9%16.8%45.9%17.5%16.0%31.1%7.023.320.124.428.752.94.312.619.522.032.110.918.323.054.011.517.120.137.33.22026E4.64.9100.920212022E59.684.02020201720.4199.54.85.42.7工厂自动化、工业设备新能源汽车(OBC、主逆变器等)其它信息与通信技术能源(太阳能、充电器、电网等)2026E201720219%37%56%中国市场份额中国中国SiC功率器件市场占比，功率器件市场占比，2017-2026E资料来源：Yole,CASA,灼识咨询全球全球SiC功率器件市场规模逐年上升，其中新能源汽车和工控为增长较快的应用领域，中国功率器件市场规模逐年上升，其中新能源汽车和工控为增长较快的应用领域，中国SiC器件器件市场发展迅速，在全球市场的份额逐步增长市场发展迅速，在全球市场的份额逐步增长资料来源：CASA，CEM，各公司年报及官网，专家访谈，灼识咨询全球全球SiC衬底企业市占率，衬底企业市占率，2021Si及及SiC器件成本对比器件成本对比25.0%33.0%28.0%14.0%硅晶片封测硅基器件其它前段制造47.0%23.0%19.0%9.0%2.0%SiC器件其它封测前段制造外延衬底62.0%14.0%13.0%5.0%II-VISiCrystalWolfspeed2.0%SK Siltron4.0%天科合达其它 SiC产业链结构与硅基功率半导体类似 硅基器件晶圆制造成本占比大，而SiC器件衬底和外延占比最高 未来几年，衬底的消费者格局不会有显著变化，衬底供应商掌握了衬底供应商掌握了碳化硅产业链的核心话语权。碳化硅产业链的核心话语权。70%SiC功率器件产业链结构主要包含衬底、外延等，其中衬底占据成本的半壁江山，因此衬底供应商功率器件产业链结构主要包含衬底、外延等，其中衬底占据成本的半壁江山，因此衬底供应商掌握碳化硅产业链的核心话语权，全球掌握碳化硅产业链的核心话语权，全球SiC衬底市场主要被国外巨头占领衬底市场主要被国外巨头占领 SiC衬底长期被国外垄断衬底长期被国外垄断，国内厂商规划投资规模大，而投资落地情况不足预期，有效产能不足 据统计，截至2021年中，全国碳化硅衬底规划投资超300亿元，预计规划年产能大200万片，而2021年全国碳化硅产能则小于30万片SiC工艺工艺SiC性能性能SiC结构结构衬底和外延衬底和外延目前，有两种缺陷解决方案处于研究阶段：生长衬底过程中避免缺陷形成生长衬底过程中避免缺陷形成 通过调整外延工艺，避免外延工艺受到底部衬底的避免外延工艺受到底部衬底的干扰干扰晶圆制造晶圆制造目前，晶圆制造有两大利好趋势：SiC晶圆将向更大尺吋发展晶圆将向更大尺吋发展 晶圆制造企业与供应链上下游技术厂商合作开发制造设备和生产工艺，发展更好的制造生态系统制造生态系统器件可靠性器件可靠性高压大电流高压大电流大容量大容量 目前目前 SiC MOSFET 器件栅氧工艺器件栅氧工艺水平仍然没有达到 Si 器件的成熟度 未来需探明栅氧界面态的形成机理和抑制方法探明栅氧界面态的形成机理和抑制方法，从而提高 SiC MOSFET 器件的性能与可靠性10kV 及以上及以上器件处在研究和技术储备阶段，主要难点主要难点在于：衬底的质量不够理想 外延工艺仍需要进一步优化降低缺陷密度 高耐压终端需结终端扩展等新设计减小面积，提升性能 性能能够突破一突破一维维的单极型理的单极型理论极限论极限 与Si超级结一样具有优异特性SiC超级结超级结 结合结合SiC MOSFTE和和SiC晶体管优点晶体管优点 SiC/SiO2界面特性、电磁干扰和短路耐受能力等方面有待突破SiC IGBT 需要在降低寄生电感、互连层热阻，提高高温稳定运行能力方面做出突破降低寄生电感、互连层热阻，提高高温稳定运行能力方面做出突破 封装工艺和封装材料基本沿用硅功率模块，在焊接、引线、基板、散热等在焊接、引线、基板、散热等方面有较大创新空间方面有较大创新空间SiC功率模块功率模块1231212资料来源：灼识咨询未来未来SiC器件制成难点将逐步突破和解决，器件制成难点将逐步突破和解决，SiC功率器件结构的改善将带来性能及可靠性的显著提升功率器件结构的改善将带来性能及可靠性的显著提升，使用，使用SiC的各种类型器件不断推出，推动的各种类型器件不断推出，推动SiC产品在大功率领域的商业化应用产品在大功率领域的商业化应用谢谢观看谢谢观看