Wie 200-nm-SiC-Wafer den Markt verändern.

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Mehr Chips für die Industrie Das bringen 200-mm-Siliziumkarbid-Wafer

19.11.2021

Der Umstieg auf 200-mm-Wafer bedeutet einen Meilenstein im Zuge des Aufstockens der Fertigungskapazität zur Unterstützung des Automotive- und Industriesektors bei der Elektrifizierung von Systemen und Produkten.

Der europäische Halbleiterhersteller STMicroelectronics hat mit der Produktion der ersten 200 mm großen Siliziumkarbid-Wafer (SiC) für das Prototyping einer neuen Generation von Power-Bauelementen im Werk Norrköping (Schweden) begonnen. Die Umstellung auf 200-mm-Wafer ist für das Unternehmen ein Meilenstein im Kapazitätsausbau für die Programme der ST-Kunden auf dem Automobil- und Industriesektor.

200-mm-SiC-Wafer im Detail

Die 200-mm-SiC-Wafer zeichnen sich durch ein hohes Qualitätsniveau mit einem Minimum an ausbeuteschmälernden Fehlern und Kristallversetzungs-Defekten aus. Erzielt wurde die geringe Defektrate mithilfe des Know-hows und der Expertise von STMicroelectronics Silicon Carbide A.B. (vormals Norstel A.B., 2019 von ST aufgekauft) in der Herstellung von SiC-Ingots. Abgesehen von der Bewältigung der Qualitäts-Herausforderung erfordert der Umstieg auf 200 mm große SiC-Substrate einen Schritt nach vorn bei den Fertigungsanlagen und in der Leistungsfähigkeit der gesamten Support-Infrastruktur. Zusammen mit seinen Technologiepartnern entwickelt das Unternehmen eigene Anlagen und Prozesse für die 200-mm-SiC-Produktion.

Zurzeit produziert ST seine Großserien-SiC-Produkte der STPOWER-Familie auf zwei 150-mm-Waferlinien in den Werken Catania (Italien) und Ang Mo Kio (Singapur), während das Zusammenbauen und Testen in den Back-end-Werken Shenzhen (China) und Bouskoura (Marokko) stattfindet. Der Wechsel des Unternehmens auf eine fortschrittlichere, kosteneffiziente Massenproduktion von 200-mm-SiC-Wafern ist Bestandteil der Unternehmensstrategie und ist Teil der bestehenden Pläne zum Bau einer neuen Fertigungsstätte für SiC-Substrate und zum Bezug von mehr als 40 Prozent seiner SiC-Substrat aus internen Quellen bis zum Jahr 2024.

Vorteile der 200-nm-Wafer

„Der Wechsel zu 200 mm großen SiC-Wafern wird entscheidende Vorteile für unsere Automotive- und Industriekunden bringen, deren Initiativen zur Elektrifizierung ihrer Systeme und Produkte weiter an Tempo zulegen“, sagt Marco Monti, President der Automotive and Discrete Group beim Halbleiterspezialist STMicroelectronics. „Wichtig ist der Umstieg auch zur Verstärkung der Skaleneffekte beim Hochfahren der Produktionsstückzahlen. Der Aufbau eines robusten Know-hows in unserer internen SiC-Infrastruktur über die gesamte Produktionskette, von den hochwertigen SiC-Substraten bis hin zur Großserien-Front-End- und Back-End-Produktion stärkt unsere Flexibilität und ermöglicht es uns, die Verbesserung der Ausbeute und Qualität unserer Wafer besser zu kontrollieren.“

Siliziumkarbid (SiC) ist ein Verbund-Halbleitermaterial, dessen Eigenschaften eine Performance- und Effizienzverbesserung gegenüber Silizium in wichtigen, wachstumsträchtigen Leistungsanwendungen unter anderem auf dem Elektromobilitäts- und Industriesektor bewirken. Die Position des Halbleiterunternehmens im SiC-Bereich ist das Ergebnis einer 25-jährigen Fokussierung auf die Forschung und Entwicklung, aus der bis jetzt mehr als 70 Patente hervorgegangen sind.

Neben einer effizienteren Leistungswandlung erlaubt die wegweisende Technologie leichtere und kompaktere Designs sowie allgemeine Kostenersparnisse im Systemdesign – alles wichtige Parameter und Erfolgsfaktoren für Automotive- und Industriesysteme. 200-mm-Wafer gestatten eine Kapazitätssteigerung mit nahezu einer Verdoppelung der für die Produktion integrierter Schaltungen nutzbaren Fläche gegenüber 150-mm-Wafern, sodass die 1,8- bis 1,9-fache Menge an funktionierenden Chips produziert werden kann.

Bildergalerie

  • Der Wechsel zu 200 mm großen SiC-Wafern bring entscheidende Vorteile für Automotive- und Industriekunden.

    Bild: STMicroelectronics

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