當傳統(tǒng)硅基半導體逐漸觸及物理極限，第三代半導體日益受到重視。碳化硅、氮化鎵等產(chǎn)品不僅在新能源汽車、5G通信以及光伏領域扮演關鍵角色，而且正推動產(chǎn)業(yè)從材料到設備、制造等領域的改革，吸引各路廠商積極布局。近期，臺積電、X-FAB兩家公司傳出新進展。

臺積電：計劃將12英寸單晶碳化硅應用于散熱載板

近期媒體報道，臺積電正號召設備與化合物半導體相關廠商參與，計劃將12英寸單晶碳化硅應用于散熱載板，取代傳統(tǒng)的氧化鋁、藍寶石基板或陶瓷基板。

圖片來源：臺積電

以往碳化硅主要應用在功率半導體、車用及儲能領域，如今已進入新發(fā)展階段，例如在AR智能眼鏡（AR Lens）鏡片及高端3D IC封裝中，需要碳化硅作為散熱材料，尤其是應用在散熱載板這個部分。

其中，3D IC封裝的碳化硅應用有兩個可能方向，首先是散熱載板，將以「導電型 SiC」優(yōu)先測試；下一階段則可能在硅中間層（Silicon Interposer）導入半絕緣型 SiC。

從材料特性來看，碳化硅的熱導率（K值）僅次于鉆石。陶瓷基板的熱導率約200~230W/mK，而碳化硅可達400W/mK、甚至接近500W/mK。 對數(shù)據(jù)中心與AI高運算需求而言，比傳統(tǒng)陶瓷更能滿足散熱需求。 不過以散熱角度來說，鉆石仍是理想的最終材料，但要做到12英寸晶圓規(guī)格，目前成本過高且技術尚未成熟。

碳化硅主要分為導電型（N型）與半絕緣型。 N型呈現(xiàn)黃綠色半透明，而半絕緣型則接近全透明。業(yè)界透露，當前6英寸SiC晶圓仍是主流、8英寸是未來擴產(chǎn)方向，臺積電要求的12寸SiC若是作為中間層使用，對結(jié)構(gòu)瑕疵的要求不像傳統(tǒng)SiC那樣嚴格，但中間層的關鍵在于切割技術，如果切割技術不佳，碳化硅的表面會呈波浪狀，就無法用于先進封裝。

X-FAB：推出GaN-on-Si代工服務

9月4日，X-FAB公司宣布，基于其XG035技術平臺推出針對dMode器件的硅基氮化鎵（GaN-on-Si）代工服務。此舉進一步發(fā)揮和強化了X-FAB作為專業(yè)純晶圓代工企業(yè)的優(yōu)勢，現(xiàn)可提供涵蓋GaN及其它寬禁帶半導體材料（包括碳化硅（SiC））的全套加工技術，助力無晶圓廠半導體公司實現(xiàn)設計落地。

X-FAB的GaN-on-Si技術由其位于德國德累斯頓的先進8英寸晶圓廠提供。該廠是X-FAB在全球運營的六大生產(chǎn)基地之一，擁有穩(wěn)定可靠、符合汽車行業(yè)認證標準的制造環(huán)境，且配備各類專業(yè)加工設備、測量工具和技術，并針對GaN的研發(fā)與生產(chǎn)進行了優(yōu)化，同時兼顧模擬CMOS工藝，能夠提供滿足汽車、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)、可再生能源、醫(yī)療等領域客戶所需的較厚GaN-on-Si晶圓。

圖片來源：X-FAB

圖為X-FAB德累斯頓廠制造的8英寸 GaN-on-Si 晶圓

X-FAB多年來在高壓GaN技術領域積累深厚，近期發(fā)布開放XG035 dMode工藝平臺，隨后X-FAB將內(nèi)部專業(yè)能力延伸至dMode器件GaN-on-Si代工服務。該工藝包含常用于功率轉(zhuǎn)換應用的dMode HEMT晶體管（電壓可擴展范圍為100V至650V）。此外，X-FAB還可提供定制化GaN技術和產(chǎn)品，包括dMode、eMode HEMT，以及肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier Diodes），這些器件廣泛應用于高頻整流、電源系統(tǒng)，和太陽能電池板等領域。

目前，X-FAB已推出可簡化客戶設計流程并實現(xiàn)更快速入門的PDK。此外，從2025年第四季度起，還將開放公共MPW服務，允許多個客戶共享單片硅晶圓進行芯片制造。這些舉措將進一步降低原型設計及小批量生產(chǎn)的準入門檻。

（集邦化合物半導體 秦妍 整理）

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