在全球范围内,6英寸与8英寸晶圆主要承载功率半导体、射频器件、传感器等领域,而这些领域正是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石等第三、四代半导体材料的舞台。此次台积电的调整,不仅是工艺升级的信号,也映射出产业正加速迈向更大尺寸、更高性能的新材料路线。
从4英寸到12英寸
过去二十年,晶圆尺寸经历了4英寸 → 6英寸 → 8英寸 → 12英寸的演进。尺寸放大带来的优势很直接:在同样的生产批次中可以制造更多芯片,摊薄成本,提高产能效率。
碳化硅(SiC):主流量产尺寸已从4英寸过渡到6英寸,8英寸正在加速布局,2020-2024年,6英寸外延片销售额由3亿美元增长至8亿美元,年复合增长率为29.5%。8英寸市场规模快速提升,2024年8英寸外延片市场规模提升至3.12亿美元,2020-2024年复合增长率186.3%。英飞凌、Wolfspeed等厂商已布局8英寸SiC晶圆,预计2026年前后将成为行业主流,良率爬坡仍是瓶颈。
氮化镓(GaN):早期依赖6英寸硅基外延,如今部分厂商已在8英寸上量产,正探索12英寸路线,但成本和外延缺陷控制是挑战。
金刚石(Diamond):目前还处于2-4英寸阶段的研发和小批量生产,受制于单晶大尺寸生长技术和成本,未来一旦突破,将可能直接跳跃到高功率器件与高频通讯领域。
但对于碳化硅、氮化镓、金刚石等新材料来说,尺寸升级不仅仅是“放大”这么简单,还伴随着良率、缺陷密度、翘曲度、热应力等技术挑战。晶圆尺寸放大带来的最大挑战是良率、成本、工艺兼容性。同时,下游客户设备以及工艺需要同步升级,这也影响了材料的产业化节奏。
台积电动作的产业信号
台积电淘汰6英寸晶圆,实际上释放了一个产业节奏信号:低代工艺节点与小尺寸产线将逐步退出历史舞台,取而代之的是更大尺寸、更高性能的材料平台。对于碳化硅、金刚石这样的新材料来说,这是一次向主流制造体系靠拢的契机,也可能成为未来3-5年内半导体行业新一轮资本与技术竞赛的焦点。
从6英寸到12英寸,不只是台积电的生产线变化,而是半导体材料与工艺一次整体的代际升级。碳化硅、金刚石、氮化镓等材料正沿着晶圆尺寸放大的路径前行,而谁能率先突破技术瓶颈、实现成本可控,谁就有机会在下一轮半导体竞赛中占据高地。
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