14英寸碳化硅单晶研制成功，国产半导体核心部件材料迎来突破

当前，8英寸碳化硅衬底正在成为主流，而行业对更大尺寸的追求也从未停歇。随着技术的迭代，大尺寸SiC衬底已从8英寸发展至12英寸。近年来，为满足AR光波导镜片等光学需求及其他应用，多家衬底厂商相继推出了12英寸产品。

例如，在2024年11月，天岳先进率先发布了行业首款12英寸碳化硅衬底。一个月后，烁科晶体也宣布成功研制出12英寸高纯半绝缘及N型碳化硅单晶衬底。进入2025年，天科合达、晶盛机电等公司在3月份展出了各自的12英寸SiC衬底；5月，南砂晶圆也公开展示了12英寸导电型SiC衬底。

然而，技术迭代的脚步并未止步于12英寸。近日，天成半导体宣布，依托其自主研发的设备，成功研制出14英寸碳化硅单晶材料，其有效厚度达到了30mm。

这项突破的意义，远不止于尺寸记录本身。14英寸碳化硅材料的核心应用方向，是制造半导体设备核心部件，这正是当前全球半导体产业链中“卡脖子”的关键环节之一。目前，碳化硅部件市场几乎被韩国、日本及欧洲的供应商垄断，导致国产设备在核心材料环节长期受制于人。

碳化硅部件为何如此关键？这得益于其一系列卓越的物理特性：密度高、热传导率高、弯曲强度大、弹性模数大。这些特性使其能够耐受晶圆外延、刻蚀等半导体制造环节中强腐蚀性、超高温的恶劣环境。因此，它成为了等离子体刻蚀、外延生长、快速热处理、薄膜沉积等核心工艺环节的必备材料。

从制造经济性角度看，更大的晶锭尺寸意味着单片可加工的部件数量大幅提升。相较于传统的小尺寸材料，采用大尺寸材料能有效降低30%以上的单位部件制造成本。

然而，从12英寸跨越到14英寸，绝非简单的尺寸放大，它带来了热场控制、缺陷抑制、设备适配等多维度的全新挑战。天成半导体的此次突破，不仅依靠自主研发设备实现了材料制备的跨越，更是在攻克行业普遍面临的三大核心技术难点上取得了进展。

碳化硅单晶生长采用 PVT 法，其核心原理是通过高温加热使原料升华，再在籽晶表面冷凝结晶。晶体的尺寸每增大一寸，热场分布的控制难度便呈指数级上升。其次，大尺寸碳化硅晶锭在生长和冷却过程中，会因热胀冷缩产生巨大的内应力，极易导致晶体开裂，这是制约14英寸碳化硅量产的核心瓶颈之一。再者，碳化硅单晶的纯度直接决定最终器件的性能，而对14英寸大尺寸晶锭的杂质控制难度，远高于12英寸产品。要解决这些难题，离不开对生长设备的深度调优与升级。

此外，碳化硅材料凭借其超高的热导率特性，在芯片先进封装、功率模块散热等领域也有着非常广泛的应用前景。未来，随着大尺寸碳化硅衬底技术的不断成熟与普及，其应用领域必将进一步拓展，在半导体产业链中扮演更加关键的角色。

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