SiC功率器件生產(chǎn)規(guī)模效益擴(kuò)大，英飛凌全球最大8英寸SiC晶圓廠正式進(jìn)入生產(chǎn)營運(yùn)

在邁向零碳未來的道路上，SiC和GaN功率器件憑借著更好的材料特性，能夠提供更高的轉(zhuǎn)換效率和耐壓能力，從而備受青睞。預(yù)期在未來很長的一段時間內(nèi)，寬禁帶器件將迎來一個市場的高速增長期。據(jù)Yole預(yù)測，到2028年，SiC功率器件的市場規(guī)模將達(dá)到89億美元。

伴隨著巨大的市場機(jī)遇，SiC領(lǐng)域的競爭格局正穩(wěn)步邁向多元化，吸引著眾多新玩家的踴躍加入，同時，眾多芯片巨頭亦紛紛加大相關(guān)投入。作為全球功率系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌也需要在新的SiC和GaN引領(lǐng)的新功率半導(dǎo)體時代繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。而其位于奧地利菲拉赫和馬來西亞的居林工廠則是其保持在此領(lǐng)域領(lǐng)先的重要因素之一。隨著近日英飛凌正式宣布居林第三廠區(qū)（Kulim3）——這一全球最大的200mm SiC功率器件晶圓廠——第一階段正式開始生產(chǎn)運(yùn)營，英飛凌開始將SiC領(lǐng)域的規(guī)模效益最大化，展示出在該領(lǐng)域的深厚優(yōu)勢和積累。

全球最大的8英寸SiC晶圓廠，將規(guī)模效益最大化

2022年2月，英飛凌宣布斥資逾20億歐元，在馬來西亞居林工廠建造第三廠區(qū)，建成后將用于生產(chǎn)碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，為此，英飛凌制定了詳細(xì)的時間規(guī)劃表，以期快速實(shí)現(xiàn)將SiC技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化和導(dǎo)入。為了加快項(xiàng)目整體進(jìn)度，英飛凌采用了一種靈活的模塊化設(shè)計(jì)。在工廠建設(shè)過程中，英飛凌就已開始逐步引進(jìn)設(shè)備。項(xiàng)目開工僅13個月，英飛凌就已快速將第一臺設(shè)備推入到潔凈室中。

正是由于這種高效率的建設(shè)，英飛凌Kulim3得以提前預(yù)定計(jì)劃幾個月的時間，率先在8月8日宣布整體項(xiàng)目1期開始正式投產(chǎn)。

新晶圓廠的一期項(xiàng)目將創(chuàng)造900個高價值的工作崗位，二期項(xiàng)目投資額高達(dá)50億歐元，將建成全球規(guī)模最大且最高效的200毫米碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠?？傮w來看，新晶圓廠將創(chuàng)造多達(dá)4000個工作崗位。

“采用基于碳化硅等創(chuàng)新技術(shù)的新一代功率半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)低碳化和氣候保護(hù)的必要條件。我們的技術(shù)能夠提高電動汽車、太陽能和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、AI數(shù)據(jù)中心等各種已經(jīng)非常普遍的應(yīng)用的能效。因此我們正在馬來西亞投資建設(shè)全球規(guī)模最大、最高效的高科技碳化硅生產(chǎn)制造工廠，并且有強(qiáng)有力的客戶承諾作為后盾?！庇w凌科技首席執(zhí)行官Jochen Hanebeck在發(fā)布會上表示，“由于半導(dǎo)體的市場需求將持續(xù)增長，對居林工廠的投資對我們的客戶而言頗具吸引力，他們也通過提供預(yù)付款的方式來支持這項(xiàng)投資。不僅如此，英飛凌的這項(xiàng)投資項(xiàng)目還能夠提高綠色低碳化轉(zhuǎn)型所需的關(guān)鍵元器件的供應(yīng)鏈彈性?！?

SiC芯片在制造過程中，需要將單晶硅塊切成一片片極薄的晶片。而英飛凌擁有自己的激光輔助切割技術(shù)——Cold Split，可以顯著減少耗材的損失。這一技術(shù)來自2018年英飛凌對SILTECTRA GmbH的收購，是一種專門用于SiC的晶錠分割技術(shù)。與傳統(tǒng)的線性鋸切技術(shù)相比，它可以以最小的材料損失來實(shí)現(xiàn)晶體材料分割，實(shí)現(xiàn)材料損耗減少50%，因此相同數(shù)量的晶錠中就可以獲得更多的晶元。而在晶元進(jìn)一步向芯片轉(zhuǎn)換的過程中，由于英飛凌SiC芯片獨(dú)特的溝槽架構(gòu)，讓每塊晶圓生產(chǎn)的芯片比平面晶體多30%，并具有無與倫比的可靠性。

Cold Split技術(shù)加上溝槽架構(gòu)工藝，也將成為居林工廠的SiC制造的重要組成部分，助力英飛凌實(shí)現(xiàn)SiC的規(guī)模化效益最大化，進(jìn)一步降低制造成本。

One WBG：技術(shù)同步，規(guī)模翻倍

奧地利菲拉赫和馬來西亞居林這兩家晶圓廠，是類似雙胞胎的存在，也可以看作是一個“虛擬協(xié)同工廠”。通過先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，英飛凌能夠快速實(shí)現(xiàn)將來自奧地利菲拉赫的先進(jìn)技術(shù)在馬來西亞居林晶圓廠中的完美復(fù)制，并且將先進(jìn)制造技術(shù)帶來的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。

據(jù)悉，英飛凌推行的是ONE WBG的概念，菲拉赫和居林可被視為不同地理位置的“同一個工廠”，而忽略其所在地理位置的不同——菲拉赫和居林之間的系統(tǒng)完全同步，通過網(wǎng)絡(luò)連接，可形成一個大型遠(yuǎn)程同步系統(tǒng)。

ONE WBG的概念成功借鑒了之前的“one Virtual Fab”的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。彼時通過這種方式實(shí)現(xiàn)了菲拉赫和德累斯頓的硅片技術(shù)同步，實(shí)現(xiàn)了大批量300毫米硅片生產(chǎn)。而后來菲拉赫在寬禁帶方面的能力逐步擴(kuò)大之后，現(xiàn)在需要做的是將菲拉赫的WBG能力，實(shí)現(xiàn)在居林的同步和擴(kuò)大。

菲拉赫是英飛凌的寬禁帶技術(shù)研發(fā)中心，領(lǐng)先的SiC和GaN技術(shù)均在這里誕生。而一旦需要將這些技術(shù)投入到大規(guī)模生產(chǎn)時，英飛凌會將這些技術(shù)在菲拉赫進(jìn)行測試和認(rèn)證，之后這些經(jīng)過測試和認(rèn)證的技術(shù)、機(jī)器和工藝在居林大規(guī)模生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)推廣。這種方式既確保了可靠的大批量生產(chǎn)，也保證了供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。

綠色工廠：踐行可持續(xù)發(fā)展理念

低碳化和數(shù)字化是英飛凌的品牌愿景，這不僅是其產(chǎn)品和技術(shù)追求的方向，也踐行在企業(yè)實(shí)際運(yùn)營中。居林工廠就是一個典型的例證。One WBG體現(xiàn)的是數(shù)字化的追求，而綠色工廠則踐行了低碳化甚至零碳化的追求。

據(jù)悉，居林第三廠區(qū)的建造符合行業(yè)最高能效標(biāo)注，包括先進(jìn)的PFC減排系統(tǒng)、壓力獨(dú)立平衡控制閥（用于優(yōu)化空調(diào)效率）、屋頂太陽能電池板、用于植樹的緩沖區(qū)以及在綠色緩沖區(qū)鋪設(shè)草坪。通過雨水收集、水循環(huán)利用和使用節(jié)水衛(wèi)生潔具，減少了飲用水的消耗。

英飛凌不僅在居林工廠實(shí)現(xiàn)綠色能源100%采購使用，而且在能源利用過程中也盡可能提高效率，實(shí)現(xiàn)熱能和水資源的高效回收。英飛凌一方面結(jié)合地理位置優(yōu)勢，通過雨水收集池來積累工業(yè)用水。另一方面，通過電解器從水中產(chǎn)生氫氣，而不是蒸汽重整器從化石甲烷中產(chǎn)生的氫氣（這些氫氣將用于WBG EPI沉積工藝）。此外，居林工廠所有的電力驅(qū)動裝置都是變速驅(qū)動裝置，添加了熱回收系統(tǒng)，以將工廠的能源損失降至最低。

據(jù)悉，正在持續(xù)擴(kuò)建的英飛凌居林工廠第三廠區(qū)已經(jīng)獲得了總價值約 50 億歐元的設(shè)計(jì)訂單，并且收到了來自新老客戶約 10 億歐元的預(yù)付款。值得一提的是，這些設(shè)計(jì)訂單來自不同行業(yè)的客戶，包括汽車行業(yè)的六家整車廠以及可再生能源和工業(yè)領(lǐng)域的客戶。

由此可見，隨著居林工廠第三廠區(qū)的正式運(yùn)營投產(chǎn)，英飛凌正在持續(xù)擴(kuò)大其在SiC生產(chǎn)制造領(lǐng)域的規(guī)模優(yōu)勢，提升產(chǎn)能效益，同時將寬禁帶功率器件帶入到一個更為廣闊且多元的應(yīng)用版圖，助力行業(yè)向更高效、更可持續(xù)的未來邁進(jìn)。