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2英寸碳化硅大战：中国企业集体亮剑，谁将主导第三代半导体未来？

文章来源：贤集网更新时间：2025-06-23 15:58:53

在半导体材料技术不断革新的当下，碳化硅（SiC）作为第三代半导体的核心材料，正以其卓越的性能优势，重塑着电力电子、通信等多个领域的产业格局。其中，12 英寸导电型 SiC 衬底的研发与量产，成为行业竞争的新焦点。中国企业纷纷入局，在这条赛道上奋力前行，书写着属于自己的突破与发展篇章。

南砂晶圆：新晋力量的强势登场

2025 年 5 月，广州南砂晶圆半导体技术有限公司展示了 12 英寸导电型 SiC 衬底，宣告我国 12 英寸碳化硅产业再添一员猛将。

成立于 2018 年 9 月的南砂晶圆，是一家注于碳化硅单晶材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，还荣获了国家级专精特新 “小巨人” 称号。公司创业初期，以山东大学多年来研发的最新技术成果为根基，与徐现刚教授团队展开全方位产学研合作。早年在蒋民华院士的指导下，徐现刚教授带领团队历经艰辛，成功突破碳化硅单晶生长及衬底制备技术，为南砂晶圆的发展奠定了坚实基础。

目前，南砂晶圆总部位于广州市南沙区，并在广州、中山、济南建立了三大生产基地，构建起从碳化硅单晶炉制造、粉料制备，到单晶生长和衬底制备的完整生产线。公司产品以 6、8 英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底为主，且能根据市场需求灵活丰富产品线。

2024 年 12 月 12 日，在 “2024 行家极光奖” 颁奖典礼上，南砂晶圆荣获 “中国 SiC 衬底影响力企业” 荣誉，其 8 英寸导电型碳化硅衬底产品还斩获 “年度优秀产品” 大奖，这无疑是对其技术实力与产品品质的高度认可。

群雄逐鹿：中国企业的集体突破

南砂晶圆并非孤军奋战，在 12 英寸 SiC 衬底的赛道上，众多中国企业纷纷发力。2023 年 11 月，天岳先进率先发布行业首款 12 英寸碳化硅衬底；一个月后，烁科晶体成功研制 12 英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底，并同期推出 12 英寸 N 型碳化硅单晶衬底。

2024 年 3 月，天科合达、晶盛机电等也展示了各自的 12 英寸 SiC 衬底产品。这些企业的突破，标志着中国在 12 英寸 SiC 衬底领域的技术研发取得了显著进展，逐步缩小与国际领先水平的差距。

为何行业对 12 英寸 SiC 衬底如此青睐？这背后是提高器件生产效率、降低成本的迫切需求。回顾硅晶圆的发展历程，从 6 英寸到 8 英寸，再到如今占据主流的 12 英寸，SiC 衬底尺寸从 8 英寸向 12 英寸升级，同样是行业发展的必然趋势。

12 英寸 SiC 衬底相比 8 英寸，能够大幅扩大单片晶圆上可用于芯片制造的有效面积，显著提升合格芯片的产出数量。在同等生产条件下，产量的提升意味着单位成本的降低，经济效益得到进一步提升，为碳化硅材料在更广泛领域的大规模应用创造了可能。

以 Wolfspeed 的报告为例，以 32mm² 芯片尺寸计算，8 英寸晶圆上的裸片数量相比 6 英寸增加近 90%，边缘裸片数量占比从 14% 降至 7%，晶圆利用率提升了 7 个百分点。而 12 英寸晶圆的表面积是 8 英寸的 1.75 倍，在理想状态下（不考虑良率），其能够产出的 32mm² 面积裸片数量是 8 英寸的两倍以上。并且，由于 12 英寸晶圆边缘弧度更大，在生产小面积裸片时，晶圆利用率还会进一步提高。

挑战重重：设备与工艺的攻坚之路

尽管 12 英寸 SiC 衬底前景广阔，但在实际研发与生产过程中，仍面临诸多挑战。在设备和工艺方面，大尺寸带来了全新的工艺控制难题。12 英寸衬底尺寸增大后，切割过程中的热应力分布变得更为复杂，厚度偏差可能导致后续器件性能不稳定；切割后表面粗糙度需达到纳米级，这对化学机械抛光（CMP）工艺提出了更高要求。

不过，国内企业积极应对，西湖大学孵化的西湖仪器成功推出 12 英寸碳化硅衬底激光剥离自动化解决方案，实现了碳化硅晶锭减薄、激光加工、衬底剥离等过程的自动化，有效解决了 12 英寸及以上超大尺寸碳化硅衬底切片难题，大幅降低损耗，提升加工速度，有力推进了碳化硅行业的降本增效。此外，天晶智能、大族半导体等企业也纷纷推出针对 12 英寸 SiC 的多线切割机产品。

在长晶环节，12 英寸 SiC 同样面临诸多挑战。采用物理气相传输法（PVT）生长碳化硅时，12 英寸晶圆需要更大的石墨坩埚和更高的温度，温度梯度不均会导致晶格缺陷（如微管、位错）增加，热应力还容易引发晶体开裂。

随着晶体尺寸增大，杂质扩散和界面不稳定易导致缺陷密度上升，这就需要对设备参数进行精细调整。目前，晶驰机电、山西天成、山东力冠等企业已宣布推出 12 英寸 SiC 长晶炉设备，积极攻克长晶难题。

未来展望：任重道远，前景可期

目前，尽管产业链企业积极投入 12 英寸 SiC 的开发，但总体而言，该领域仍处于起步阶段。8 英寸产线刚刚开始进入规模量产，晶圆制造侧的 8 英寸产线在市场上的保有量和产能仍有很大的提升空间。

回顾 8 英寸 SiC 从首次亮相到真正实现量产耗费了 7 年多时间，由此可见，碳化硅从 8 英寸向 12 英寸的切换，注定是一个漫长的过程。

然而，随着中国企业在技术研发、设备制造等方面的持续投入与不断突破，在 12 英寸导电型 SiC 衬底这条赛道上，必将展现出更强的竞争力，为中国第三代半导体产业的发展注入强大动力，在全球半导体产业格局中占据更重要的地位。

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