8吋碳化硅TTV≤1μm，头部厂商已率先导入
行家说三代半
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2025-12-23
随着AR眼镜市场的爆发式增长，光学级碳化硅作为关键衬底材料的需求日益凸显。目前，碳化硅透光率等技术难题已基本攻克，但实现光波导所需的TTV≤1μm却成为行业难以逾越的技术壁垒。
近日，行家说了解到，矽加半导体凭借创新的切磨抛一体化方案，成功将8英寸光学级碳化硅TTV稳定控制在1μm以内，并实现稳定量产。据了解，这一突破性技术已被国内多家头部衬底厂率先导入，正加速碳化硅在AR眼镜领域的产业化落地。与此同时，矽加半导体在12英寸碳化硅加工上也做好了充足的技术储备，为产业未来升级铺路。
现在，就让我们一同揭开矽加半导体这项“破壁”技术背后的奥秘。
为何“TTV≤1μm”
是AR光学碳化硅的必由之路？
近年来，光学级碳化硅堪称AR眼镜光波导材料的“皇冠上的明珠”，Meta等领军企业已抢先布局，未来有望引领碳化硅新增量市场。
然而在进入光波导市场过程中，光学级SiC仍面临透光率、材料成本以及面型参数等多重挑战。尤其是光学衬底要求TTV≤1μm，这对切磨抛工艺提出了极高要求，而随着产业向大尺寸衬底发展，加工难度将进一步升级。
“实现TTV≤1μm，特别是LTV≤0.5μm，是确保后续光刻及薄膜沉积等高精度工艺顺利进行的先决条件，也是实现高性能、高良率芯片制造的基础”，矽加半导体负责人向“行家说三代半”介绍道。
TTV（总厚度变化）是衡量衬底平坦度的核心指标。对此，矽加半导体负责人进一步解释，目前对于导电型碳化硅片，通常不要求实现TTV≤1μm；而对于光学用的半绝缘片，由于后道光刻工艺的精密度要求，对TTV和LTV均有极高标准。在光学应用及先进制程功率器件中，光刻机焦深极浅，若衬底TTV过大，会导致晶圆表面部分区域脱离最佳焦平面，引起图形失真、线宽不均等严重问题。
在大尺寸化趋势下，要在8英寸晶圆上实现TTV≤1μm的均匀性，其工艺复杂度和控制难度更是呈指数级增加。这不是单一环节的改进所能达成的，而是一项横跨设备、工艺与材料的系统性工程挑战。
矽加半导体认为，这一挑战的核心难点主要在两个方面：首先是对设备自身的精度、刚性与稳定性提出了极限要求。碳化硅属于高硬脆材料，加工过程中的任何微小振动或刚性不足都会直接反映在晶片面型上。如果设备的基础刚性和动态稳定性不够，就无法为超精密加工提供可靠的基准平台，实现低TTV也就失去了根本前提。
其次，实现可量产的工艺优化是当前最大的挑战。矽加半导体负责人强调，在实验室条件下偶尔加工出几片达标样品（即“实验室工艺”）相对容易，但要将良率稳定在规模化量产水平则极为困难。这要求工艺必须兼具极高的稳定性、重复性与经济性。如何设计出能够兼容来料波动、持续稳定输出高质量衬底，并控制住综合成本的工艺方案，是行业当前攻坚的真正难点。
尽管面临上述严峻挑战，矽加半导体通过自主研发的切磨抛一体化方案，已在该领域取得实质性进展。在采访过程中，矽加半导体负责人明确表示，他们已经实现8英寸碳化硅TTV≤1μm的稳定量产。
图：矽加半导体碳化硅加工面型图
这一成果的取得，源于矽加半导体在大尺寸衬底加工领域构筑的清晰优势：
8英寸衬底成熟自动化加工：自有产线已具备成熟的8英寸碳化硅衬底全自动化加工能力，在加工良率与成本控制方面达到行业先进水平，是实现TTV≤1μm稳定量产的基础。
12英寸衬底技术储备与验证：产线设计兼顾技术前瞻性，已具备12英寸工艺的验证能力，为未来产业升级与尺寸迭代提供了扎实的技术基础。
目前，矽加半导体的设备与工艺已获得国内多家头部碳化硅衬底企业的认可与采用。众多客户反馈表明，其设备运行稳定、工艺重复性好，加工出的衬底关键参数一致性强，有效提升了产线良率与生产效率。此外，矽加半导体提供的从设备到工艺的解决方案，能够帮助客户快速实现技术升级，这一模式获得了客户的高度赞赏。
矽加半导体的切磨抛一体化方案
如何“磨”出TTV≤1μm精度？
上述系统性挑战，恰恰是矽加半导体实现技术突破的切入点。矽加半导体告诉“行家说三代半”，公司之所以能在8英寸碳化硅上实现TTV≤1μm的成果，核心在于其自主研发的切磨抛一体化工艺与系统级方案。
激光剥离设备
针对切割环节，激光剥离技术已成为高硬脆材料精密加工的主流方向。该技术通过精准控制激光在晶锭内部进行改质层扫描，实现材料“预分离”，能从源头显著降低机械切削带来的应力与表面损伤。
在此基础上，矽加半导体创新性地结合了超声波精准剥离工艺。据矽加半导体负责人介绍，这一组合技术可显著改善剥离后晶片的内部应力分布，从而提升衬底的最终可靠性，为8英寸及未来更大尺寸碳化硅衬底制造提供了清晰可行的技术路径。
矽加半导体还透露，其激光剥离设备稳定工作时长可达10000小时，在切割过程中能大幅削减改质层厚度，降低对晶片后续电学与光学性能的影响，并同步提升加工效率与产能。
减薄设备
在切磨抛一体化解决方案中，减薄设备承担着承上启下的关键任务。矽加半导体解释道，该环节需要在剥离后对衬底进行厚度精密成型，其精度直接决定了后续抛光环节的加工余量与最终面型。
矽加半导体进一步介绍，其晶片/晶锭减薄机支持6/8/12英寸三种尺寸晶圆，具备出色的兼容性与产能潜力。其核心优势在于卓越的加工精度：能实现优异的TTV控制，保证晶圆内厚度均匀性，并达到极低的表面粗糙度。
矽加半导体补充道，该设备凭借“高磨耗比”特性，能延长砂轮寿命，降低单片成本，结合智能化的操作与人性化设计，在保障超精密加工的同时，大幅提升了生产与维护效率。
抛光设备
抛光设备的性能至关重要。矽加半导体表示，其精密双面抛光机是满足极限平整度要求的核心装备，能将大尺寸衬底的TTV稳定控制在≤1.5μm，同时实现Ra 0.1nm的超光滑表面，完全满足AR光波导等高端光学应用的需求。其独有的实时裂片预警监控与稳定的盘形控制技术，能有效规避碳化硅加工中的破裂风险与面型漂移，确保工艺的高良率与稳定性。
同时，矽加半导体还分享了其6/8英寸多片式单面抛光机的进展，该设备侧重于提升量产效率，通过三腔加压分离系统与高刚性结构保障加工一致性，并利用4抛头并行设计与最高800kg的超高压能力，显著提升抛光产能。
此外，矽加半导体还向“行家说三代半”透露，公司已输出8/12英寸全自动CMP设备及CMP抛光清洗一体机。完善的设备布局能进一步提升抛光环节的全局平坦化能力与表面洁净度，为最终实现超高精度光学表面提供有力保障。
值得一提的是，基于在激光剥离、减薄与抛光等核心设备与技术积累，矽加半导体于今年11月14日正式推出碳化硅衬底激光剥离与减薄全自动化产线。该产线系统性地集成了晶锭减薄机、激光改质设备、超声波剥离设备及AGV搬运系统，并能与后续抛光产线无缝衔接，从而形成完整的“晶锭进—衬底出”闭环制程。
相较于离散的单机作业，矽加半导体提供的链式自动化产线方案实现了系统级跃升。矽加半导体负责人向“行家说三代半”分享，该方案通过全流程自动化流转，最大程度地节约了人力成本，并彻底杜绝了单机间人工搬运导致的磕碰、污染等风险，从而保障了产品的高度一致性与良率。同时，借助AGV和智能调度系统，产线可实现24小时连续生产，使设备综合利用率（OEE）得到显著提升，真正实现了效率与品质的双重优化。
得益于在激光剥离、减薄与抛光等核心环节的技术深耕与设备自研，矽加半导体进一步将这些能力整合，形成了完整的系统级解决方案。
图：矽加半导体的半导体切、磨、抛“一站式”晶圆加工解决方案
矽加半导体负责人在采访中表示：“我们的技术旨在确保每一片碳化硅光学衬底都能达到所需的厚度精度与表面质量，为制造高性能AR光学镜片提供可靠的制造基础，助力碳化硅AR镜片在未来3至5年内实现成本优化与规模化应用。”
从设备领先到服务闭环
矽加半导体深度赋能碳化硅企业
据悉，矽加半导体传承森松集团七十余年的技术积淀，依托中日专家团队及与东京农工大学、华东理工大学等高校的产学研合作，聚焦半导体切、磨、抛核心工艺，持续推出领先设备。自2021年森松集团成立半导体事业部以来，其相继实现单抛机、减薄机、双抛机及CMP设备的自主研发与下线，并于2025年成立矽加半导体，为客户提供“一站式”晶圆加工解决方案。
目前，矽加半导体的碳化硅衬底激光剥离与减薄全自动化产线已完成建设，即将投入试运行。业内人士指出，该产线的落地将深度赋能碳化硅衬底及器件厂商，有望进一步打通从晶锭到衬底的自动化制造闭环，为其切磨抛一体化解决方案提供坚实支撑，夯实从材料到光学模组的制造基础。
图：矽加半导体的SiC衬底加工路线
此外，矽加半导体还强调，该产线的价值不仅在于设备性能，更在于为客户提供系统性的降本增效与可靠服务。具体来看，公司通过两大路径降低客户综合成本：一是协同优化设备、工艺与耗材，系统性提升良率；二是推动耗材国产化与设计长寿化，降低长期运营成本。服务方面，公司建立了包含“24小时快速响应”及重点客户驻场支持在内的服务体系，保障客户产线快速稳定量产。
如此看来，1μm，不仅是一个数字，更是一个坐标。它标记着光学级碳化硅材料的加工工艺达到全新高度。而矽加半导体的这次突破则为碳化硅企业进入AR眼镜等消费类市场递上了一把开启未来的钥匙。
在采访的最后，矽加半导体负责人表示，未来公司将持续深耕底层技术，助力碳化硅实现成本优化与规模化应用，并推动碳化硅企业进入AR眼镜、先进封装等广阔的市场。
本文发自【行家说三代半】，专注第三代半导体（碳化硅和氮化镓）行业观察。
