Dostawcy WBG przygotowują się do produkcji na płytkach 300 mm
Rosnące zapotrzebowanie na półprzewodniki szerokoprzerwowe (WBG) - w tym azotek galu (GaN) i węglik krzemu (SiC) - przyspiesza rozwój ich produkcji. Dynamiczny wzrost zastosowań w pojazdach elektrycznych (EV), odnawialnych źródłach energii, centrach danych opartych na sztucznej inteligencji (AI) oraz w przemyśle i rolnictwie powoduje, że firmy dostosowują swoje linie produkcyjne do większych średnic płytek.
Podczas gdy jeszcze kilka lat temu producenci przechodzili z 150 mm (6 cali) na 200 mm (8 cali), obecnie przygotowują się do kolejnego skoku – płytek półprzewodnikowych o średnicy 300 mm (12 cali).
Infineon otwiera nową erę dla GaN
Infineon Technologies AG, po otwarciu największego na świecie zakładu produkcyjnego półprzewodników SiC o średnicy 200 mm w Kulim w Malezji, ogłosił opracowanie pierwszej technologii płytek mocy GaN o średnicy 300 mm.
Przejście na płytki o większej średnicy znacząco wpłynie na rynek półprzewodników mocy opartych na GaN. Produkcja chipów na płytkach 300 mm jest bardziej zaawansowana technologicznie i znacznie wydajniejsza niż na 200 mm. Większa średnica umożliwia umieszczenie o 2,3 razy większej liczby chipów na jednej płytce.
Infineon poinformował, że udało mu się wyprodukować 300-mm płytki GaN na zintegrowanej linii pilotażowej w swoim zakładzie w Villach w Austrii. Firma wykorzystała sprawdzone procesy stosowane przy produkcji 300-mm płytek krzemowych. Planowane jest dalsze skalowanie produkcji GaN, co pozwoli osiągnąć parytet kosztowy GaN z krzemem na poziomie rezystancji RDS(on).
Johannes Schoiswohl, szef działu biznesowego GaN w Infineon, podkreślił: - Zaczynamy od średnich napięć (MV) i będziemy skalować w obu kierunkach. Pierwsze próbki dla klientów planujemy na IV kwartał 2025 r. Produkcja na większych płytkach zwiększa efektywność kosztową i pozwala na elastyczne przenoszenie produkcji między zakładami w Villach i Dreźnie. Dzięki temu Infineon utrzymuje pozycję lidera technologii GaN i będzie ją dalej rozwijać.
„Infineon Technologies poczynił znaczące postępy w realizacji swojej strategii przejścia na płytki węglika krzemu (SiC) o średnicy 200 mm. Pierwsze produkty oparte na tej zaawansowanej technologii trafią do klientów już w pierwszym kwartale 2025 roku. Produkowane w Villach (Austria) układy zapewnią najwyższej klasy technologię mocy SiC dla zastosowań wysokonapięciowych, w tym w sektorze odnawialnych źródeł energii, transporcie kolejowym i pojazdach elektrycznych. Ponadto proces przestawienia naszego zakładu produkcyjnego w Kulim (Malezja) z płytek 150 mm na większe, bardziej wydajne płytki o średnicy 200 mm przebiega zgodnie z planem. Nowo wybudowany moduł 3 jest gotowy do rozpoczęcia produkcji wielkoseryjnej, dostosowanej do zapotrzebowania rynkowego” – podała firma w komunikacie prasowym.
Kolejni dostawcy GaN wchodzą w 300 mm
Texas Instruments (TI) rozpoczął produkcję układów GaN na płytkach 200 mm w fabryce w Aizu w Japonii i planuje przejście na płytki GaN-on-Si 300 mm. Firma podkreśla, że jej procesy produkcyjne są w pełni skalowalne na nową technologię. Jednocześnie rozszerza ofertę układów GaN o wyższe napięcia, zaczynając od 900 V. Ponadto Departament Handlu USA przyznał TI do 1,6 mld USD dofinansowania w ramach ustawy CHIPS and Science Act na wsparcie trzech nowych fabryk półprzewodników 300 mm w Teksasie i Utah.
Z kolei Shin-Etsu Chemical z Japonii na targach Semicon Taiwan 2024 ogłosiła rozwój technologii podłoża Qromis (QST) dla 300-mm płytek epitaksjalnych GaN. Według producenta podłoże QST oferuje współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) podobny do GaN, co skutkuje tłumionym odkształcaniem i pękaniem. Umożliwia to wzrost kryształów grubych warstw GaN z wysokim napięciem przebicia na płytkach o większej średnicy. Jednak firma odmówiła udzielenia jakichkolwiek komentarzy na temat tego, kiedy rozpocznie produkcję układów scalonych GaN i urządzeń na podłożu QST o średnicy 300 mm. Ponadto nie ujawniła nazw producentów GaN, którzy współpracują z nią w celu opracowania wysokonapięciowych urządzeń.
Przyszłość SiC – większe wafle, większa moc
Rośnie zapotrzebowanie na półprzewodniki SiC w branży pojazdów elektrycznych, energetyce odnawialnej i transporcie elektrycznym. W związku z tym główni gracze, tacy jak Wolfspeed, Infineon, STMicroelectronics, Renesas Electronics i onsemi, przechodzą na większe średnice płytek.
Infineon jest w trakcie przechodzenia z produkcji płytek SiC o średnicy 150 mm na 200 mm. Jednak, jak podkreśla Peter Friedrichs, wiceprezes ds. SiC, komercyjne zastosowanie jeszcze większych średnic to wciąż kwestia przyszłości. - Będziemy na bieżąco monitorować postępy i inwestować w innowacje, aby dostosować produkcję do rosnącego popytu – zaznacza.
Renesas Electronics Corporation otworzył w 2024 roku fabrykę płytek 300 mm w Kofu (prefekturze Yamanashi w Japonii), która produkuje półprzewodniki mocy, w tym potencjalnie układy SiC. Masowa produkcja układów krzemowych, takich jak tranzystory Si IGBT, rozpocznie się w tym roku, ale konkretne plany dotyczące SiC pozostają nieznane.
Tymczasem w Chinach firma SICC opracowała największe w branży 300-mm podłoża SiC typu N, co ogłosiła na targach Electronica 2024 w Monachium. SICC rozwija również produkcję płytek 200 mm w swoim zakładzie w Szanghaju.
Źródła: https://www.powerelectronicsnews.com, Infineon
Zapraszamy na TEK.day Wrocław, 6 marca 2025. Zapisz się tutaj!
