ST Microelectronics（意法半导体）正在进行功率半导体攻势。目前，在功率半导体市场，意法半导体虽位居英飞凌之后，但它希望通过公开发布旗下的下一代功率半导体——SiC的信息，来捕获来自电动汽车的需求，争夺榜首。

2019年3月底，ST首次向媒体公开展示其位于意大利西西里岛的卡塔尼亚工厂。这座工厂是碳化硅开发和制造的所在地。

图1揭示了功率半导体工厂的内部

ST于2019年3月底向媒体透露的一家功率半导体工厂。它位于意大利卡塔尼亚（西西里岛东部），占地面积21.8万平方米。左上角照片是该公司正在专注开发的150毫米SiC晶圆。

ST表示它是车规级SiC器件市场中的佼佼者。随着SiC器件市场规模在2019年扩大到2亿美元，较之前一年翻了一番；并且超过20家汽车制造商采用它的SiC产品。在巨大市场规模以及客户基础下，它的SiC产品拥有很大的增长潜力。

ST在工厂开放日讲述了技术发展的路线图以及SiC晶圆的货源锁定途径。

平面型与沟槽型

路线图方面，ST表示，它将开发出比当前第二代平面型具有更低导通电阻的、更精细的第三代SiC半导体器件，并在2022年至2023年推出（图3）。其中车规级耐压1200 V的SiC半导体器件可降低40％的导通电阻。

图2沟槽型和GaN的发展

（a）ST的SiC功率半导体的产品路线图。平面型SiC半导体持续小型化，应用层面已经从工业设备扩展到汽车和智能手机。与第二代相比，第三代平面型将导通电阻降低了40％。面积可以减少到1/4。与此同时，ST也在开发沟槽类型。（b）为客户提供各种形式。（c）GaN功率半导体也在开发中。

沟槽型也在开发中。ST尚未确定是否将沟槽型导入市场。这是因为第三代平面型可以满足大多数汽车层级的应用。而且沟槽型不容易实现。但是另一方面，沟槽型通常更容易实现密度的增加和导通电阻的降低。因此ST决定一边监控市场需求，一边准备沟槽型的导入。

收购Norstel

全球SiC晶圆供货都存在短缺的情况，于是2019年1月，ST与美国Cree公司达成协议，前者向后者采购了相当于2.5亿美元的150毫米（6英寸）晶圆。

很快，同年2月，ST宣布收购瑞典晶圆制造商Norstel的多数股权。既便如此，它仍表示会继续从Cree采购SiC晶圆，目的是为给包括汽车工业在内的客户提供更稳定的SiC器件。

Norstel正在开发一种可提高SiC晶圆质量且降低成本的制造技术。它具有高速晶体生长技术和高品质的硅锭技术。SiC晶圆正是由硅锭加工而成。

在其晶体生长技术中，它采用了HTCVD（High Temperature Chemical Vapor Deposition，高温化学气相沉积）的方法，与现有方法相比可以将晶体生长速率提高一个数量级。

ST收购Norstel股权，一方面是扩大SiC的货源，另一方面也是看中了它的新技术。虽然它认为新技术在批量生产水平上还是不成熟的，但它的目标是在几年内能够用于实际生产中。如果投入实际使用，很有可能在保持低晶体缺陷的同时降低成本。

将Norstel纳入麾下后，ST将可以生产晶圆以及器件。通过垂直整合的SiC器件的批量生产链，它将可以优先采购SiC晶圆，并且具备非常明显的成本优势。

扩充生产线

考虑到功率半导体需求的增加，ST刚刚在卡塔尼亚工厂的主线“M5”旁边增加了“M9”（图1）。M9将主要批量生产BCD（双极，CMOS，DMOS）器件。

关于SiC器件，卡塔尼亚工厂的晶圆直径将从150 mm扩展到200 mm。此外，ST还将在其2018年从美光科技公司收购来的新加坡工厂大规模生产200mm晶圆。过去这家工厂是用来批量生产NOR闪存，因此ST为生产200 mm功率半导体而重新改造了设备。

图3卡塔尼亚工厂批量生产150毫米/ 200毫米晶圆，并通过AI进行质量判断。

该图显示了ST卡塔尼亚工厂的功率半导体生产步骤。“VIPower”是一种将功率晶体管和控制电路集成在一个封装中的产品。照片显示了工厂内部：首先它会进行曝光、蚀刻和扩散。在后面的电特性检查中，它根据制造装置的传感器信号和晶圆的外观，对晶圆级的每个芯片执行探测以确定质量。