全球首条35微米超薄晶圆产线在沪投产 国产功率芯片性能取得重大进展

(问题)新能源汽车电驱与充电系统、数据中心电源、5G通信基站等领域,功率器件需要同时满足高功率密度、高效率和高可靠性的要求。随着系统小型化、轻量化加速,传统厚度晶圆在导通损耗、散热能力和封装空间上的局限逐渐显现:一方面,能耗与发热推高了热管理成本;另一方面,器件体积与重量限制了整机集成度提升。如何量产条件下把晶圆做得更薄,同时保持稳定与可靠,成为功率半导体制造的重要课题。 (原因)晶圆减薄并不是简单“把厚度磨掉”。当厚度进入50微米以下,晶圆明显变脆,搬运、研磨、切割等环节的微小应力都可能引发裂片、翘曲和隐裂,进而影响良率与使用寿命;研磨带来的亚表面损伤若控制不当,还可能在后续热循环中放大风险。此外,传统刀片切割会带来更大的机械应力和切缝损耗,减少可用面积,制约高密度封装。由于工艺窗口很窄,超薄晶圆过去更多停留在实验室验证阶段,而量产化对设备精度、工艺协同和过程管控提出了更高要求。 (影响)据企业介绍,该产线已实现功率半导体35微米超薄晶圆稳定量产,厚度控制达到35±1.5微米,碎片率保持在较低水平,并通过工艺优化显著降低研磨应力造成的损伤。在性能上,晶圆变薄可缩短载流路径、降低导通损耗;散热路径优化也有助于降低热阻,为高电流、高频开关应用释放更多设计空间。封装上,更薄的芯片为双面散热等结构提供了条件,有助于继续降低模块热阻并提升功率循环寿命。对应用端而言,快充电源模块、车载电控等产品有望相同功率下实现更小体积与更轻重量,更好满足终端对高集成度和高可靠性的需求。 (对策)针对“薄而易碎、薄而难切、薄而难测”等量产难题,该产线在关键环节引入专用装备与精细化管控:通过临时键合提升超薄晶圆在加工过程中的结构稳定性;以高精度研磨实现微米级厚度均匀控制;切割环节采用定制化激光方案,缩小热影响区、提升成品率,同时降低切缝宽度带来的面积损耗;在解键合与去胶环节,通过配套工艺降低破片率,并减少化学品消耗。有一点是,部分关键设备由企业工程师与国内设备厂商联合研发,并在产线运行中持续迭代,在可用性、精度与一致性上形成协同优化,为关键装备的稳定供给与工艺自主改进提供支撑。 (前景)业内认为,超薄晶圆的价值不止“减薄”,更在于推动制造从“被动去除材料”转向“围绕性能进行工程化设计”。随着新能源汽车向更高电压平台演进、快充功率持续提升,以及通信和数据中心对能效要求日益严格,功率器件将更强调低损耗、强散热与高可靠的综合能力。35微米量产线的落地,意味着我国在超薄晶圆加工、激光切割以及封装测试协同上形成了可复制的工程经验,有望加快国产功率器件在高功率密度场景的规模化验证与导入。同时,围绕材料、装备、工艺与测试的协同创新,将成为提升产业链韧性与竞争力的重要抓手。

35微米超薄晶圆技术的突破——不仅说明了工艺能力的提升——也反映出我国半导体制造向更高水平迈进的趋势。在全球科技竞争加速的背景下,持续推进自主创新、补齐关键环节能力,有助于提升产业的长期竞争力。随着更多关键技术取得进展,中国制造向中国创造的转变也将更提速。