天域半導(dǎo)體：聚焦核心技術(shù)攻關(guān) 推動(dòng)碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展

文/劉啟強(qiáng) 栗子涵

[導(dǎo)語]

成立于2009年1月的東莞市天域半導(dǎo)體科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“天域半導(dǎo)體”），是我國首家專業(yè)從事第三代寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅（SiC）外延晶片研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的國家高新技術(shù)企業(yè)，同時(shí)也是國內(nèi)首家通過汽車質(zhì)量管理體系(IATF16949:2016)的外延材料企業(yè)。作為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事單位，天域半導(dǎo)體為東莞市乃至廣東省的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展起到重要引領(lǐng)和輻射作用，并為東莞打造全省碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高地提供了重要支撐。

第三代半導(dǎo)體碳化硅（SiC）作為典型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)越的物理特性，非常適合在大功率、高溫和高頻環(huán)境下應(yīng)用，也是目前產(chǎn)業(yè)化程度最高的三代半材料，其產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景已覆蓋電源/功率因數(shù)校正（PFC）、光伏、新能源汽車/充電樁、風(fēng)能、軌道交通、智能電網(wǎng)等諸多領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的硅基器件相比，碳化硅制造出的電力電子器件體積更小、功率更大、更高效，系統(tǒng)級(jí)的成本也更低。

作為我國首家從事SiC外延片研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)，天域半導(dǎo)體的成立填補(bǔ)了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的空白。經(jīng)過十多年的不斷發(fā)展與沉淀，天域半導(dǎo)體已成為國內(nèi)SiC半導(dǎo)體外延晶片行業(yè)的領(lǐng)航者，其主導(dǎo)的650V～10 kV級(jí)SiC外延產(chǎn)品可滿足全系列、全規(guī)格的單、雙極型SiC功率電子器件所使用，除滿足國內(nèi)市場(chǎng)需要外，還有部分外銷能力。目前，天域半導(dǎo)體已與上下游合作伙伴建立了良好的合作關(guān)系，服務(wù)客戶不僅有華為、中國中車、國家電網(wǎng)、比亞迪、香港APS、美國X-F AB、韓國現(xiàn)代等國內(nèi)外知名企業(yè)，還包括數(shù)十家國內(nèi)知名的大學(xué)、科研院所和設(shè)計(jì)公司。

天域半導(dǎo)體辦公樓

砥礪創(chuàng)新 開展高水平產(chǎn)學(xué)研合作

科技創(chuàng)新是推動(dòng)企業(yè)做大做強(qiáng)、長(zhǎng)足發(fā)展的重要引擎，而創(chuàng)新人才又是支撐企業(yè)科技創(chuàng)新的第一資源。在研發(fā)人才方面，早在2010年，天域半導(dǎo)體就引進(jìn)了以王占國院士為首的中科院半導(dǎo)體所7名技術(shù)專家，聯(lián)合成立了中科院半導(dǎo)體所-天域碳化硅技術(shù)研究院，此舉為企業(yè)早期的研發(fā)團(tuán)隊(duì)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的砥礪創(chuàng)新與發(fā)展積累，天域半導(dǎo)體已組建了一支有近70人的高素質(zhì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中不乏畢業(yè)于香港大學(xué)、北京大學(xué)、山東大學(xué)和華南理工大學(xué)等著名高校的高層次碩、博人才，核心骨干成員平均擁有5年以上行業(yè)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。在研發(fā)條件方面，公司專門給研發(fā)部門配備了SiC-CVD外延爐和全套的SiC外延材料檢測(cè)、清洗和磨拋設(shè)備配套，構(gòu)建了完整的SiC外延晶片研發(fā)生產(chǎn)線。據(jù)了解，天域半導(dǎo)體目前在碳化硅外延領(lǐng)域已申請(qǐng)專利50多項(xiàng)，參與承擔(dān)了10多項(xiàng)國家、省、市科研項(xiàng)目和4項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，先后獲得國家高新技術(shù)企業(yè)、廣東省工程技術(shù)研究中心、廣東省工程技術(shù)中心、廣東省博士后工作站、廣東省博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地、東莞市百強(qiáng)創(chuàng)新型企業(yè)等多個(gè)認(rèn)定資質(zhì)。

在企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展過程中，天域半導(dǎo)體與國內(nèi)著名高校、科研院所建立起長(zhǎng)期的合作關(guān)系，聯(lián)合開展產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了有效轉(zhuǎn)化和落地。近年，天域半導(dǎo)體充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)作用，通過高水平的合作為技術(shù)研發(fā)人員提供了更加廣闊的發(fā)展空間，如：2020年5月與廈門大學(xué)簽訂協(xié)議聯(lián)合培養(yǎng)碩、博研究生，并共同研發(fā)碳化硅外延材料的少子壽命調(diào)控技術(shù)；2021年5月,又與西安交通大學(xué)達(dá)成合作協(xié)議，在企業(yè)內(nèi)設(shè)立廣東省博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地，聯(lián)合培養(yǎng)博士后研究人才等等。

久久為功 實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)國內(nèi)外領(lǐng)先

當(dāng)前，隨著新能源汽車、智能電網(wǎng)、軌道交通等下游應(yīng)用場(chǎng)景的逐步成熟，市場(chǎng)對(duì)碳化硅外延晶片及相關(guān)產(chǎn)品的需求快速增長(zhǎng)。天域半導(dǎo)體根據(jù)市場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整策略、不斷擴(kuò)大產(chǎn)能。經(jīng)過十多年持續(xù)研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)踐，企業(yè)已掌握了碳化硅外延晶片生產(chǎn)的整套核心技術(shù)，目前外延片產(chǎn)能可達(dá)7萬片/年。憑借擁有世界一流的SiC外延設(shè)備，以及頂尖的外延工藝團(tuán)隊(duì)和企業(yè)設(shè)備改造團(tuán)隊(duì)等多方優(yōu)勢(shì)，天域半導(dǎo)體在多項(xiàng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)外領(lǐng)先，如：在國內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)4英寸～6英寸4H-SiC外延片的量產(chǎn)、在國內(nèi)首創(chuàng)萬伏級(jí)4H-SiC厚外延技術(shù)（2014年實(shí)現(xiàn)＞10 kV，2015年實(shí)現(xiàn)＞20 kV），以及在全球量產(chǎn)工藝中最快的4H-SiC外延生長(zhǎng)速率（≥90μm/h）等等。

在碳化硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的單晶襯底、外延材料、器件流片、封裝等環(huán)節(jié)中，外延質(zhì)量是決定器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，天域半導(dǎo)體計(jì)劃引入業(yè)內(nèi)知名上下游企業(yè)入駐東莞新材料戰(zhàn)略新興基地，共同建設(shè)一個(gè)含襯底、外延、流片、封裝等碳化硅半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園區(qū)，加快提升碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力，穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈，為國家重大工程和重點(diǎn)領(lǐng)域亟需的關(guān)鍵核心基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)品工程化、產(chǎn)業(yè)化突破提供材料保障。

天域半導(dǎo)體公司主營(yíng)產(chǎn)品

天域半導(dǎo)體生產(chǎn)車間

劍指未來 繪就企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略藍(lán)圖

隨著新能源汽車、5G大數(shù)據(jù)等前沿產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的需求也將大幅增長(zhǎng)。當(dāng)前，碳化硅外延領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)形成，如何降低成本、提升毛利率將成為企業(yè)能否贏取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，其中通過提升晶圓尺寸進(jìn)一步降低碳化硅功率器件的制造成本是半導(dǎo)體領(lǐng)域企業(yè)普遍采用的技術(shù)手段。隨著6英寸SiC外延片的產(chǎn)業(yè)化落地，更大尺寸的8英寸SiC外延片將成為SiC寬禁帶半導(dǎo)體的主要發(fā)展方向。

基于以上需求，天域半導(dǎo)體也為自身長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展繪制了一幅戰(zhàn)略藍(lán)圖。

一是繼續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新為導(dǎo)向的技術(shù)發(fā)展路線，通過加大研發(fā)投入和引進(jìn)材料、器件領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)優(yōu)秀技術(shù)人才，確保在行業(yè)內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。二是引進(jìn)高端市場(chǎng)營(yíng)銷人才，做好市場(chǎng)支持服務(wù)，擴(kuò)大國內(nèi)外市場(chǎng)、實(shí)施營(yíng)收倍增計(jì)劃。三是拓展碳化硅功率器件研發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)一步鞏固在碳化硅外延晶片行業(yè)的國內(nèi)龍頭地位。四是以未來市場(chǎng)為需求導(dǎo)向?qū)嵤┰鼍€擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，新增6/8英寸生產(chǎn)線，完善廠房配套設(shè)施以擴(kuò)大產(chǎn)能。五是立足企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，積極啟動(dòng)上市計(jì)劃，力爭(zhēng)在2023年實(shí)現(xiàn)上市。

作為國內(nèi)外碳化硅延領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，接下來，天域半導(dǎo)體將不斷擴(kuò)大設(shè)備、產(chǎn)能、技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)發(fā)揮引領(lǐng)帶動(dòng)作用，助力廣東第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。據(jù)了解，天域半導(dǎo)體已經(jīng)與世界SiC單晶襯底領(lǐng)導(dǎo)者美國II-VI公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，未來三年內(nèi)將獲得全球最早一批量產(chǎn)8英寸SiC襯底的穩(wěn)定供應(yīng)，并計(jì)劃在松山湖高新區(qū)投入約80億元，建立大型的SiC半導(dǎo)體材料研究中心和產(chǎn)業(yè)化基地，建設(shè)一條年產(chǎn)能100萬片的6/8英寸碳化硅外延晶片的生產(chǎn)線，這也是全球首條8英寸碳化硅外延晶片量產(chǎn)生產(chǎn)線。此舉將帶動(dòng)一批下游器件企業(yè)在東莞投資建廠，引領(lǐng)和推動(dòng)?xùn)|莞乃至廣東省的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展，為東莞打造全省碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高地提供有力支撐。