在科技日新月异的2024年，半导体产业作为信息技术的基石，正站在一个新的历史起点上。面对全球半导体市场的激烈竞争与快速变革，如何突破技术壁垒、实现自主可控，成为摆在中国半导体企业面前的重要课题。正是基于这样的背景，“第十二届（2024年）半导体设备年会——2024功率及化合物半导体产业发展论”坛于金秋时节在无锡太湖国际博览中心盛大开幕，汇聚了来自国内外半导体领域的众多领军人物与行业精英，共同探讨半导体制造与核心部件的未来发展趋势，共绘半导体产业新蓝图。
功率半导体与集成电路技术全国重点实验室副主任刘国友
功率半导体与集成电路技术全国重点实验室副主任刘国友表示，碳化硅技术无疑是未来的主要技术发展方向，这一结论基于功率器件领域的显著材料优势。功率半导体器件在电压频率、温度跟踪以及损耗等方面展现出的卓越性能，使其在系统中能够大幅降低整体损耗，并减少对散热的需求，从而显著提升系统效率。
碳化硅技术发展势头迅猛，而硅基器件也并未停滞不前，正在向更低损耗的方向进行技术研发。这包括精细化沟槽的设计、尺寸的进一步缩小以降低损耗以及在终端和有效区进行的技术优化。同时，多沟道、多栅等技术的不断进步，也在推动碳化硅器件的发展，使其在与硅基IGBT的性能竞争中占据优势。
在封装领域，除了芯片损耗的降低，通过封装技术的优化，同样可以提升功率半导体器件的整体性能。刘国友补充，碳化硅技术目前的进展与挑战。碳化硅器件在材料技术方面面临生长速度、缺陷密度以及P型掺杂等难题；在工艺技术方面，超高温、超硬材料的加工也是一大挑战；芯片技术则涉及各向异性、栅氧、双极退化以及欧姆接触等问题；封装技术方面，需要解决低感、高温与高压封装的问题；而在应用技术领域，由于碳化硅频率较高，其驱动保护、高压绝缘等方面也面临巨大挑战。
中微半导体总监胡建正
中微半导体总监胡建正称，针对未来的下一代显示技术，Micro LED芯片的尺寸预计将进一步缩减至几个至几十个微米的范围，这为其应用开辟了更多可能性，并被广泛寄予厚望，被视为显示领域的终极解决方案。
在LED显示领域，以往主要追求的是亮度，而现在则更加注重波长的一致性。波长在显示领域中的通俗理解即发光颜色的纯度，或颜色的一致性。因此，从设备制造的角度来看，我们需要生产出颜色高度一致且纯度足够的产品。在实现这一目标的过程中，对于Ingan材料体系，我们需要考虑多种因素，包括温度的一致性、石墨托盘的布局设计，以及承载晶圆片和衬底时的翘曲配合问题。这些都是在单晶材料生长过程中需要精细设计的环节，如何确保生长过程中的局部扰流得到有效控制，也是至关重要的。
青岛四方思锐智能技术公司陈祥龙
青岛四方思锐智能技术公司陈祥龙表示沟槽结构会相比于平面栅带来更多问题，从传统热氧化的角度来看，当从平面结构转向沟槽结构时，会面临诸多挑战。首先，在热氧化过程中，硅面和碳面的氧化速率不同，导致生成的氧化层在厚度上存在显著差异。这种厚度的不均匀性在拐角处尤为明显，可能会引发电场集中，进而增加漏电的风险。
其次，即使硅面和碳面生成的氧化层厚度相同，它们的电性也可能截然不同。这种电性的差异会加剧各项异性问题，使得器件的性能难以预测和控制。
对于国内众多厂商而言，过去一年中，他们可能都在努力应对这些挑战，但发现解决起来相当困难。热氧化过程中，随着深度的增加，碳簇的生成愈发严重，因为深处的碳原子难以释放。这一问题无论是在平面结构还是沟槽结构中都无法避免，导致界面态密度恶化，进而影响迁移率。因此，无论是平面结构还是沟槽结构，栅氧工艺都是碳化硅器件制造中的一大挑战。如何在保证氧化层均匀性的同时，又能控制碳簇的生成，是当前亟待解决的问题。
鲁汶仪器郭春祥
鲁汶仪器郭春祥博士分析，随着车载半导体技术持续向高电压、高电流领域迈进，器件制造领域的迭代与创新对刻蚀及制造工艺提出了严峻挑战。整个半导体技术的推进分为三个层次：底层器件制造、模组制造，直至终端应用，涵盖光伏发电、新能源、智能电网、轨道交通等多个领域。鲁汶仪器作为专业的晶圆制造设备供应商，致力于与客户携手应对器件制造中的新型难题。
近年来，器件制造经历了从分立器件到平面Mosfet，再到沟槽栅开发的转变，工艺挑战日益凸显。过去，提及碳化硅行业，人们往往首先想到的是国外企业，如英飞凌等。然而，如今越来越多的 中国器件制造商已涉足该领域，并积极开展先进工艺的研发。据我们的数据显示，2023年，国内制造商主要出货的产品仍为分立器件和平面栅。整体来看，中国碳化硅产业的发展正处于从平面栅向沟槽栅过渡的关键时期。
无锡邑文科技叶国光
无锡邑文科技叶国光表示，MOCVD（有机金属气相外延）、离子注入、高温退火、高温氧化以及ALD（原子层沉积）是目前国产化程度相对较低的设备，同时也是中国正大力发展的技术与设备领域。
MOCVD技术主要分为水平式、行星式、垂直喷淋式和高速转盘式四大 类。其中，垂直喷淋式和高速转盘式的MOCVD设备已经实现了较高的国产化率，这两种技术广泛应用于大部分光器件的制造中。然而，在水平式和行星式MOCVD方面，国内仍在追赶国际先进水平，目前市场上大部分产品仍为进口。
叶国光先生认为，MOCVD设备的国产化之路是一个漫长而艰巨的过程，需要本土企业保持耐心和恒心。虽然在LED、激光、氮化镓器件以及功率器件等领域的MOCVD设备上已经取得了一定的进展，但相较于国际先进水平，在12寸先进工艺上的表现仍然较弱。
东方晶源贾锡文
东方晶源贾锡文称，集成电路产业，特别是在设备领域，对于先进制程高度依赖进口，技术发展面临严峻瓶颈，特别是在量检测设备方面，国产化的替代之路仍然充满挑战。一个芯片制造工厂（fab）从研发到量产，需要经历科学严谨的过程，包括小批量试产、克服功率和良率问题，直至达到稳定且高效的量产状态。
贾锡文先生分析，在整个工艺控制阶段，inspection（检测）和metrology（量测）是两个至关重要的环节。它们是芯片制造、fab生产过程中不可或缺的手段，随着工艺难度的增加和复杂性的提升，这两个环节的需求和挑战也在不断增加。
在这个过程中，尽管东方晶源拥有许多光学机台，但在进行更小维度的检测和量测时，电子束技术显得尤为重要。电子束具有独特的优势，能够满足高精度、高分辨率的需求。
东方晶源的下一代产品将专注于先进工艺，致力于实现1.45纳米的分辨率，对于80纳米线宽的重复量测精度要达到0.15纳米，同时保持60片的产能，并确保机器的统一性在0.15纳米或CD的1%以内。这是先进制程对CD（临界尺寸）量测设备提出的高要求。
盛美半导体金一诺
盛美半导体金一诺表示，HBM4第四代用到的RDL、TSV或者压微米级的类似双大马士革结构的电镀工艺。电镀的基本原理并不复杂。电镀技术发展三个方向：一，先进工艺的技术节点收缩；二，英特尔发布的背部导电系统；三，化合物半导体。
北京三安光电陈东坡
北京三安光电陈东坡博士表示，碳化硅从2023年之前增长速度非常快，2024年增速有所放缓，主要原因是电动车的增速放缓以及价格下降。
对于这个问题1，供给侧来讲，2023年之前确实产能很多集中释放，释放的产能同质化比较严重，技术进步也是主要原因。晶体生产的质量以及加工水平都在提升，同时设备材料的国产化，对成本的下降也有一个很大的作用。产能释放出来，为了快速占领市场，会把价格压低，通过价格换取市场。
2，需求侧，供应链上游和芯片端的发展不平衡短期内导致了衬底、外延和芯片的供需失衡。另外，今年新能源汽车降价非常，会把压力传到器件端。IGBT进步速度非常快，同时氮化镓不断上车，给碳化硅带来了压力。
3，晶圆6、8寸快速切换的趋势在增强。底层的逻辑是8英寸有降低芯片成本的潜力。
4，头部企业扩散速度加快。
5，产业界的跨界交融很激烈。
6，国产碳化硅加速上车。
7，产业垂直整合是主流趋势。
上海半研咨询徐可
上海半研咨询徐可先生表示，中国肯定毫无疑问是全球最大的碳化硅功率器件应用市场，但是问题也很突出：1，结构性不平衡，材料端从体量上已经很大，但器件端目前还处在破局的阶段。2，需求侧，ST、英飞凌都在调整，在降低财务的预期。最大的原因是新能源汽车增速没有想象那么快。3，国外厂商在8寸晶圆制造布局非常激进，中国厂商已经把衬底卷到海外厂商没有人敢扩产。
可总先生表示，针对碳化硅产业要发展起来，我们要在晶圆器件端建立整个产能规模的优势。
