中國粉體網(wǎng)訊  過去幾十年，“摩爾定律”一直引領(lǐng)著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但隨著半導(dǎo)體工藝演進(jìn)到今天，每前進(jìn)一代，工藝技術(shù)的復(fù)雜程度呈指數(shù)級上升。就半導(dǎo)體材料而言，隨著第一、二代半導(dǎo)體材料工藝已經(jīng)接近物理極限，其技術(shù)研發(fā)費(fèi)用劇增、制造節(jié)點(diǎn)的更新難度越來越大，從經(jīng)濟(jì)效益來看，“摩爾定律”正在逐漸失效。與第一、二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料擁有高頻、高功率、抗高溫、抗高輻射、光電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，更加適合于制造微波射頻器件、光電子器件、電力電子器件，是未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

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SiC是第三代半導(dǎo)體的代表材料，具有高熱導(dǎo)率、高擊穿場強(qiáng)、高飽和電子漂移速率、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于以5G通信、國防軍工、航空航天為代表的射頻領(lǐng)域和以新能源汽車、“新基建”為代表的電力電子領(lǐng)域，在民用、軍用領(lǐng)域均具有明確且可觀的市場前景。同時，我國“十四五”規(guī)劃已將碳化硅半導(dǎo)體納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域，隨著國家“新基建”戰(zhàn)略的實(shí)施，碳化硅半導(dǎo)體將在5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心等新基建領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。因此，以碳化硅為代表的寬禁帶半導(dǎo)體是面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求的戰(zhàn)略性行業(yè)。

設(shè)備是關(guān)鍵，中電科二所在碳化硅激光剝離設(shè)備方面取得突破性進(jìn)展

在重要的碳化硅單晶襯底方面，制備出性能優(yōu)良的碳化硅單晶襯底極為不易。通過了解SiC晶片（襯底）生產(chǎn)流程可知，首先需要制備出合格的碳化硅單晶，然后經(jīng)過切割、拋磨等后加工操作。但是，因SiC材料硬度與金剛石相近，現(xiàn)有的加工工藝切割速度慢、晶體與切割線損耗大，成本較高，導(dǎo)致材料價格高昂，限制了SiC半導(dǎo)體器件的廣泛應(yīng)用。

SiC晶片（襯底）制備方法

激光垂直改質(zhì)剝離設(shè)備被譽(yù)為“第三代半導(dǎo)體中的光刻機(jī)”，其創(chuàng)新性地利用光學(xué)非線性效應(yīng)，使激光穿透晶體，在晶體內(nèi)部發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)晶片的剝離。這種激光剝離幾乎能避免常規(guī)的多線切割技術(shù)導(dǎo)致的材料損耗，從而在等量原料的情況下提升SiC襯底產(chǎn)量。此外，激光剝離技術(shù)還可應(yīng)用于器件晶圓的減薄過程，實(shí)現(xiàn)被剝離晶片的二次利用。

中國電子科技集團(tuán)第二研究所（以下簡稱“中電科二所”）近日傳來好消息，其在SiC激光剝離設(shè)備研制方面取得了突破性進(jìn)展。目前其科研團(tuán)隊(duì)已掌握激光剝離技術(shù)原理與工藝基礎(chǔ)，并利用自主搭建的實(shí)驗(yàn)測試平臺，結(jié)合特殊光學(xué)設(shè)計、光束整形、多因素耦合剝離等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了小尺寸SiC（碳化硅）單晶片的激光剝離。聚焦第三代半導(dǎo)體關(guān)鍵核心技術(shù)和重大應(yīng)用方向，中電科二所以解決SiC襯底加工效率這一產(chǎn)業(yè)突出難題為目標(biāo)，將SiC激光剝離設(shè)備列為重點(diǎn)研發(fā)裝備，借此實(shí)現(xiàn)激光剝離設(shè)備國產(chǎn)化，力爭使其具備第三代半導(dǎo)體核心裝備研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和整線裝備解決方案的能力。

設(shè)備在整個半導(dǎo)體領(lǐng)域意義重大

美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）預(yù)計，2021年全球半導(dǎo)體的銷售額將達(dá)到5530億美元，創(chuàng)下新高，同比增長25.6%。對于2022年，SIA預(yù)計全球半導(dǎo)體的銷售額仍將保持增長，但增速會放緩，預(yù)計同比增長8.8%，銷售額達(dá)到6015億美元，將再創(chuàng)新高。

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Yole的分析師曾表示，隨著全球制定“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，帶來更多綠色能源發(fā)電、綠色汽車、充電樁、儲能等需求，功率半導(dǎo)體器件市場將從2020年的175億美元，增長至2026年的260億美元，年均復(fù)合增長率達(dá)6.9%。碳化硅功率器件在2026 年將達(dá)到 26 億美元的市場規(guī)模。

在設(shè)備方面，SEMI(國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會)在最新一期《世界晶圓廠預(yù)測報告》指出，2022年全球前端晶圓廠設(shè)備(不含封裝測試的前道工藝設(shè)備，一般為晶圓制造設(shè)備)支出預(yù)計將超過980億美元，達(dá)到歷史新高，連續(xù)第三年實(shí)現(xiàn)增長。

如此龐大數(shù)字的背后既有全球主力半導(dǎo)體公司和半導(dǎo)體熱點(diǎn)地區(qū)在產(chǎn)能擴(kuò)張期的布局與野望，也表明設(shè)備在整個半導(dǎo)體領(lǐng)域扮演著非常重要的角色。

參考來源：中國電子報、財聯(lián)社、eet-china、太原日報等

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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