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2英寸碳化硅大戰：中國企業集體亮劍，誰將主導第三代半導體未來？

文章來源：賢集網更新時間：2025-06-23 15:58:53

在半導體材料技術不斷革新的當下，碳化硅（SiC）作為第三代半導體的核心材料，正以其卓越的性能優勢，重塑著電力電子、通信等多個領域的產業格局。其中，12 英寸導電型 SiC 襯底的研發與量產，成為行業競爭的新焦點。中國企業紛紛入局，在這條賽道上奮力前行，書寫著屬于自己的突破與發展篇章。

南砂晶圓：新晉力量的強勢登場

2025 年 5 月，廣州南砂晶圓半導體技術有限公司展示了 12 英寸導電型 SiC 襯底，宣告我國 12 英寸碳化硅產業再添一員猛將。

成立于 2018 年 9 月的南砂晶圓，是一家注于碳化硅單晶材料研發、生產和銷售的國家高新技術企業，還榮獲了國家級專精特新 “小巨人” 稱號。公司創業初期，以山東大學多年來研發的最新技術成果為根基，與徐現剛教授團隊展開全方位產學研合作。早年在蔣民華院士的指導下，徐現剛教授帶領團隊歷經艱辛，成功突破碳化硅單晶生長及襯底制備技術，為南砂晶圓的發展奠定了堅實基礎。

目前，南砂晶圓總部位于廣州市南沙區，并在廣州、中山、濟南建立了三大生產基地，構建起從碳化硅單晶爐制造、粉料制備，到單晶生長和襯底制備的完整生產線。公司產品以 6、8 英寸導電型和半絕緣型碳化硅襯底為主，且能根據市場需求靈活豐富產品線。

2024 年 12 月 12 日，在 “2024 行家極光獎” 頒獎典禮上，南砂晶圓榮獲 “中國 SiC 襯底影響力企業” 榮譽，其 8 英寸導電型碳化硅襯底產品還斬獲 “年度優秀產品” 大獎，這無疑是對其技術實力與產品品質的高度認可。

群雄逐鹿：中國企業的集體突破

南砂晶圓并非孤軍奮戰，在 12 英寸 SiC 襯底的賽道上，眾多中國企業紛紛發力。2023 年 11 月，天岳先進率先發布行業首款 12 英寸碳化硅襯底；一個月后，爍科晶體成功研制 12 英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底，并同期推出 12 英寸 N 型碳化硅單晶襯底。

2024 年 3 月，天科合達、晶盛機電等也展示了各自的 12 英寸 SiC 襯底產品。這些企業的突破，標志著中國在 12 英寸 SiC 襯底領域的技術研發取得了顯著進展，逐步縮小與國際領先水平的差距。

為何行業對 12 英寸 SiC 襯底如此青睞？這背后是提高器件生產效率、降低成本的迫切需求。回顧硅晶圓的發展歷程，從 6 英寸到 8 英寸，再到如今占據主流的 12 英寸，SiC 襯底尺寸從 8 英寸向 12 英寸升級，同樣是行業發展的必然趨勢。

12 英寸 SiC 襯底相比 8 英寸，能夠大幅擴大單片晶圓上可用于芯片制造的有效面積，顯著提升合格芯片的產出數量。在同等生產條件下，產量的提升意味著單位成本的降低，經濟效益得到進一步提升，為碳化硅材料在更廣泛領域的大規模應用創造了可能。

以 Wolfspeed 的報告為例，以 32mm² 芯片尺寸計算，8 英寸晶圓上的裸片數量相比 6 英寸增加近 90%，邊緣裸片數量占比從 14% 降至 7%，晶圓利用率提升了 7 個百分點。而 12 英寸晶圓的表面積是 8 英寸的 1.75 倍，在理想狀態下（不考慮良率），其能夠產出的 32mm² 面積裸片數量是 8 英寸的兩倍以上。并且，由于 12 英寸晶圓邊緣弧度更大，在生產小面積裸片時，晶圓利用率還會進一步提高。

挑戰重重：設備與工藝的攻堅之路

盡管 12 英寸 SiC 襯底前景廣闊，但在實際研發與生產過程中，仍面臨諸多挑戰。在設備和工藝方面，大尺寸帶來了全新的工藝控制難題。12 英寸襯底尺寸增大后，切割過程中的熱應力分布變得更為復雜，厚度偏差可能導致后續器件性能不穩定；切割后表面粗糙度需達到納米級，這對化學機械拋光（CMP）工藝提出了更高要求。

不過，國內企業積極應對，西湖大學孵化的西湖儀器成功推出 12 英寸碳化硅襯底激光剝離自動化解決方案，實現了碳化硅晶錠減薄、激光加工、襯底剝離等過程的自動化，有效解決了 12 英寸及以上超大尺寸碳化硅襯底切片難題，大幅降低損耗，提升加工速度，有力推進了碳化硅行業的降本增效。此外，天晶智能、大族半導體等企業也紛紛推出針對 12 英寸 SiC 的多線切割機產品。

在長晶環節，12 英寸 SiC 同樣面臨諸多挑戰。采用物理氣相傳輸法（PVT）生長碳化硅時，12 英寸晶圓需要更大的石墨坩堝和更高的溫度，溫度梯度不均會導致晶格缺陷（如微管、位錯）增加，熱應力還容易引發晶體開裂。

隨著晶體尺寸增大，雜質擴散和界面不穩定易導致缺陷密度上升，這就需要對設備參數進行精細調整。目前，晶馳機電、山西天成、山東力冠等企業已宣布推出 12 英寸 SiC 長晶爐設備，積極攻克長晶難題。

未來展望：任重道遠，前景可期

目前，盡管產業鏈企業積極投入 12 英寸 SiC 的開發，但總體而言，該領域仍處于起步階段。8 英寸產線剛剛開始進入規模量產，晶圓制造側的 8 英寸產線在市場上的保有量和產能仍有很大的提升空間。

回顧 8 英寸 SiC 從首次亮相到真正實現量產耗費了 7 年多時間，由此可見，碳化硅從 8 英寸向 12 英寸的切換，注定是一個漫長的過程。

然而，隨著中國企業在技術研發、設備制造等方面的持續投入與不斷突破，在 12 英寸導電型 SiC 襯底這條賽道上，必將展現出更強的競爭力，為中國第三代半導體產業的發展注入強大動力，在全球半導體產業格局中占據更重要的地位。

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