在迈向零碳未来的道路上，SiC和GaN功率器件凭借着更好的材料特性，能够提供更高的转换效率和耐压能力，从而备受青睐。预期在未来很长的一段时间内，宽禁带器件将迎来一个市场的高速增长期。据Yole预测，到2028年，SiC功率器件的市场规模将达到89亿美元。
伴随着巨大的市场机遇，SiC领域的竞争格局正稳步迈向多元化，吸引着众多新玩家的踊跃加入，同时，众多芯片巨头亦纷纷加大相关投入。作为全球功率系统和物联网领域的半导体领导者，英飞凌也需要在新的SiC和GaN引领的新功率半导体时代继续保持领先地位。而其位于奥地利菲拉赫和马来西亚的居林工厂则是其保持在此领域领先的重要因素之一。随着近日英飞凌正式宣布居林第三厂区（Kulim3）——这一全球最大的200mm SiC功率器件晶圆厂——第一阶段正式开始生产运营，英飞凌开始将SiC领域的规模效益最大化，展示出在该领域的深厚优势和积累。
全球最大的8英寸SiC晶圆厂，将规模效益最大化
2022年2月，英飞凌宣布斥资逾20亿欧元，在马来西亚居林工厂建造第三厂区，建成后将用于生产碳化硅和氮化镓功率半导体产品，为此，英飞凌制定了详细的时间规划表，以期快速实现将SiC技术从实验室到大规模化生产的转化和导入。为了加快项目整体进度，英飞凌采用了一种灵活的模块化设计。在工厂建设过程中，英飞凌就已开始逐步引进设备。项目开工仅13个月，英飞凌就已快速将第一台设备推入到洁净室中。
正是由于这种高效率的建设，英飞凌Kulim3得以提前预定计划几个月的时间，率先在8月8日宣布整体项目1期开始正式投产。
新晶圆厂的一期项目将创造900个高价值的工作岗位，二期项目投资额高达50亿欧元，将建成全球规模最大且最高效的200毫米碳化硅功率半导体晶圆厂。总体来看，新晶圆厂将创造多达4000个工作岗位。
“采用基于碳化硅等创新技术的新一代功率半导体是实现低碳化和气候保护的必要条件。我们的技术能够提高电动汽车、太阳能和风能发电系统、AI数据中心等各种已经非常普遍的应用的能效。因此我们正在马来西亚投资建设全球规模最大、最高效的高科技碳化硅生产制造工厂，并且有强有力的客户承诺作为后盾。”英飞凌科技首席执行官Jochen Hanebeck在发布会上表示，“由于半导体的市场需求将持续增长，对居林工厂的投资对我们的客户而言颇具吸引力，他们也通过提供预付款的方式来支持这项投资。不仅如此，英飞凌的这项投资项目还能够提高绿色低碳化转型所需的关键元器件的供应链弹性。”
SiC芯片在制造过程中，需要将单晶硅块切成一片片极薄的晶片。而英飞凌拥有自己的激光辅助切割技术——Cold Split，可以显著减少耗材的损失。这一技术来自2018年英飞凌对SILTECTRA GmbH的收购，是一种专门用于SiC的晶锭分割技术。与传统的线性锯切技术相比，它可以以最小的材料损失来实现晶体材料分割，实现材料损耗减少50%，因此相同数量的晶锭中就可以获得更多的晶元。而在晶元进一步向芯片转换的过程中，由于英飞凌SiC芯片独特的沟槽架构，让每块晶圆生产的芯片比平面晶体多30%，并具有无与伦比的可靠性。
Cold Split技术加上沟槽架构工艺，也将成为居林工厂的SiC制造的重要组成部分，助力英飞凌实现SiC的规模化效益最大化，进一步降低制造成本。
One WBG：技术同步，规模翻倍
奥地利菲拉赫和马来西亚居林这两家晶圆厂，是类似双胞胎的存在，也可以看作是一个“虚拟协同工厂”。通过先进的数字技术，英飞凌能够快速实现将来自奥地利菲拉赫的先进技术在马来西亚居林晶圆厂中的完美复制，并且将先进制造技术带来的生产规模进一步扩大。
据悉，英飞凌推行的是ONE WBG的概念，菲拉赫和居林可被视为不同地理位置的“同一个工厂”，而忽略其所在地理位置的不同——菲拉赫和居林之间的系统完全同步，通过网络连接，可形成一个大型远程同步系统。
ONE WBG的概念成功借鉴了之前的“one Virtual Fab”的项目经验。彼时通过这种方式实现了菲拉赫和德累斯顿的硅片技术同步，实现了大批量300毫米硅片生产。而后来菲拉赫在宽禁带方面的能力逐步扩大之后，现在需要做的是将菲拉赫的WBG能力，实现在居林的同步和扩大。
菲拉赫是英飞凌的宽禁带技术研发中心，领先的SiC和GaN技术均在这里诞生。而一旦需要将这些技术投入到大规模生产时，英飞凌会将这些技术在菲拉赫进行测试和认证，之后这些经过测试和认证的技术、机器和工艺在居林大规模生产中实现推广。这种方式既确保了可靠的大批量生产，也保证了供应链的稳定性。
绿色工厂：践行可持续发展理念
低碳化和数字化是英飞凌的品牌愿景，这不仅是其产品和技术追求的方向，也践行在企业实际运营中。居林工厂就是一个典型的例证。One WBG体现的是数字化的追求，而绿色工厂则践行了低碳化甚至零碳化的追求。
据悉，居林第三厂区的建造符合行业最高能效标注，包括先进的PFC减排系统、压力独立平衡控制阀（用于优化空调效率）、屋顶太阳能电池板、用于植树的缓冲区以及在绿色缓冲区铺设草坪。通过雨水收集、水循环利用和使用节水卫生洁具，减少了饮用水的消耗。
英飞凌不仅在居林工厂实现绿色能源100%采购使用，而且在能源利用过程中也尽可能提高效率，实现热能和水资源的高效回收。英飞凌一方面结合地理位置优势，通过雨水收集池来积累工业用水。另一方面，通过电解器从水中产生氢气，而不是蒸汽重整器从化石甲烷中产生的氢气（这些氢气将用于WBG EPI沉积工艺）。此外，居林工厂所有的电力驱动装置都是变速驱动装置，添加了热回收系统，以将工厂的能源损失降至最低。
据悉，正在持续扩建的英飞凌居林工厂第三厂区已经获得了总价值约 50 亿欧元的设计订单，并且收到了来自新老客户约 10 亿欧元的预付款。值得一提的是，这些设计订单来自不同行业的客户，包括汽车行业的六家整车厂以及可再生能源和工业领域的客户。
由此可见，随着居林工厂第三厂区的正式运营投产，英飞凌正在持续扩大其在SiC生产制造领域的规模优势，提升产能效益，同时将宽禁带功率器件带入到一个更为广阔且多元的应用版图，助力行业向更高效、更可持续的未来迈进。
