ST Microelectronics（意法半導體）正在進行功率半導體攻勢。目前，在功率半導體市場，意法半導體雖位居英飛凌之后，但它希望通過公開發布旗下的下一代功率半導體——SiC的信息，來捕獲來自電動汽車的需求，爭奪榜首。

2019年3月底，ST首次向媒體公開展示其位于意大利西西里島的卡塔尼亞工廠。這座工廠是碳化硅開發和制造的所在地。

圖1揭示了功率半導體工廠的內部

ST于2019年3月底向媒體透露的一家功率半導體工廠。它位于意大利卡塔尼亞（西西里島東部），占地面積21.8萬平方米。左上角照片是該公司正在專注開發的150毫米SiC晶圓。

ST表示它是車規級SiC器件市場中的佼佼者。隨著SiC器件市場規模在2019年擴大到2億美元，較之前一年翻了一番；并且超過20家汽車制造商采用它的SiC產品。在巨大市場規模以及客戶基礎下，它的SiC產品擁有很大的增長潛力。

ST在工廠開放日講述了技術發展的路線圖以及SiC晶圓的貨源鎖定途徑。

平面型與溝槽型

路線圖方面，ST表示，它將開發出比當前第二代平面型具有更低導通電阻的、更精細的第三代SiC半導體器件，并在2022年至2023年推出（圖3）。其中車規級耐壓1200 V的SiC半導體器件可降低40％的導通電阻。

圖2溝槽型和GaN的發展

（a）ST的SiC功率半導體的產品路線圖。平面型SiC半導體持續小型化，應用層面已經從工業設備擴展到汽車和智能手機。與第二代相比，第三代平面型將導通電阻降低了40％。面積可以減少到1/4。與此同時，ST也在開發溝槽類型。（b）為客戶提供各種形式。（c）GaN功率半導體也在開發中。

溝槽型也在開發中。ST尚未確定是否將溝槽型導入市場。這是因為第三代平面型可以滿足大多數汽車層級的應用。而且溝槽型不容易實現。但是另一方面，溝槽型通常更容易實現密度的增加和導通電阻的降低。因此ST決定一邊監控市場需求，一邊準備溝槽型的導入。

收購Norstel

全球SiC晶圓供貨都存在短缺的情況，于是2019年1月，ST與美國Cree公司達成協議，前者向后者采購了相當于2.5億美元的150毫米（6英寸）晶圓。

很快，同年2月，ST宣布收購瑞典晶圓制造商Norstel的多數股權。既便如此，它仍表示會繼續從Cree采購SiC晶圓，目的是為給包括汽車工業在內的客戶提供更穩定的SiC器件。

Norstel正在開發一種可提高SiC晶圓質量且降低成本的制造技術。它具有高速晶體生長技術和高品質的硅錠技術。SiC晶圓正是由硅錠加工而成。

在其晶體生長技術中，它采用了HTCVD（High Temperature Chemical Vapor Deposition，高溫化學氣相沉積）的方法，與現有方法相比可以將晶體生長速率提高一個數量級。

ST收購Norstel股權，一方面是擴大SiC的貨源，另一方面也是看中了它的新技術。雖然它認為新技術在批量生產水平上還是不成熟的，但它的目標是在幾年內能夠用于實際生產中。如果投入實際使用，很有可能在保持低晶體缺陷的同時降低成本。

將Norstel納入麾下后，ST將可以生產晶圓以及器件。通過垂直整合的SiC器件的批量生產鏈，它將可以優先采購SiC晶圓，并且具備非常明顯的成本優勢。

擴充生產線

考慮到功率半導體需求的增加，ST剛剛在卡塔尼亞工廠的主線“M5”旁邊增加了“M9”（圖1）。M9將主要批量生產BCD（雙極，CMOS，DMOS）器件。

關于SiC器件，卡塔尼亞工廠的晶圓直徑將從150 mm擴展到200 mm。此外，ST還將在其2018年從美光科技公司收購來的新加坡工廠大規模生產200mm晶圓。過去這家工廠是用來批量生產NOR閃存，因此ST為生產200 mm功率半導體而重新改造了設備。

圖3卡塔尼亞工廠批量生產150毫米/ 200毫米晶圓，并通過AI進行質量判斷。

該圖顯示了ST卡塔尼亞工廠的功率半導體生產步驟。“VIPower”是一種將功率晶體管和控制電路集成在一個封裝中的產品。照片顯示了工廠內部：首先它會進行曝光、蝕刻和擴散。在后面的電特性檢查中，它根據制造裝置的傳感器信號和晶圓的外觀，對晶圓級的每個芯片執行探測以確定質量。