日本半导体材料企业Resonac Holdings宣布，已成为日本首家开发出300毫米碳化硅（SiC）衬底的公司。与当前主流衬底相比，这种大尺寸衬底理论上可使单片衬底的集成电路产量提高至约4倍。
Resonac已成功加工出直径300毫米、即12英寸的单晶碳化硅衬底。当前市场广泛使用的主流衬底直径为150毫米，因此若300毫米衬底实现普及，既有望提升功率半导体的能源利用效率，也可能显著降低大规模生产成本。不过，在如此大的尺寸上保持衬底厚度均匀并不容易。
衬底是半导体制造所需的晶体薄片，为功率半导体厂商生产碳化硅外延片提供基础。Resonac目前主要生产150毫米衬底，并向汽车零部件企业以及罗姆（Rohm）等自行生产晶圆的半导体器件厂商供货。按外部销售规模计算，Resonac目前在全球市场占据最大份额，领先于美国企业Wolfspeed。
随着全球数据中心需求增长，市场对碳化硅晶圆的关注不断升温。与传统硅晶圆相比，碳化硅材料具有更高的功率效率，能够减少因发热造成的能源损耗。研究公司富士经济预计，到2035年，全球功率半导体晶圆市场规模将达到2025年的约3倍，其中碳化硅晶圆占比略低于70%。
扩大晶圆直径是行业面临的主要难题。按面积计算，300毫米晶圆已占硅晶圆市场的70%，并成为半导体制造的主流，但同尺寸碳化硅衬底至今尚未实现商业化。
其中一个原因是，碳化硅外延片生产所必需的晶体生长过程温度超过2000摄氏度，材料容易因此产生缺陷。此外，用于制造外延片的碳化硅锭硬度极高，需要先进工艺才能将其切割、抛光至平整均匀。
Resonac于2023年1月由昭和电工与昭和电工材料合并成立，后者前身为日立化成。昭和电工于2009年进入碳化硅外延片市场，并逐步将晶圆直径从76.2毫米、即3英寸扩大至更大尺寸。
Resonac器件解决方案部门负责半导体材料技术开发的Hiromasa Suo表示，公司通过开发和量产传统碳化硅衬底，积累了大尺寸衬底加工经验，包括再结晶过程中的精确温度控制，以及抑制可能导致衬底翘曲或开裂的应力等技术。
目前，美国和中国企业在300毫米碳化硅衬底研发方面处于领先地位。天岳先进曾于2024年11月宣布开发出业内首款300毫米碳化硅衬底；Wolfspeed则于今年1月成功生产出单晶衬底。
不过，目前尚无企业启动全面商业化。功率半导体制造商需要对生产设备进行大规模投资，而要真正实现成本优势，还必须建立能够稳定、大批量生产低缺陷衬底的供应体系。
现阶段，Resonac计划优先扩大200毫米衬底的产能。随着200毫米产品逐步替代150毫米产品，公司将根据客户需求评估300毫米衬底的市场前景。
Resonac首席执行官Hidehito Takahashi表示，300毫米市场的竞争格局尚未形成。如果客户确有需求，且公司有望获得先发优势，Resonac将考虑进行投资。
2026年1月至6月，半导体及电子材料业务为Resonac贡献了超过90%的核心营业利润。该公司同期核心营业利润为888亿日元（约合5.64亿美元）。目前，Resonac的主要利润来源是半导体后道制造环节所需材料，包括封装材料和散热材料。
日本分析师表示，如果Resonac不仅能扩大在半导体前道电路形成环节所需高纯度气体和高性能抛光材料领域的影响力，还能掌握前道工艺起始阶段的晶圆制造技术，将产生显著的协同效应，因为公司可以覆盖更广泛的工艺流程，帮助客户解决技术难题。
日本半导体行业人士也表达了乐观态度。他说，日本过去因半导体产业缺乏系统化发展而落后于海外竞争者，但300毫米碳化硅衬底可能成为日本实现产业反攻的关键技术。（校对/赵月）
