印度建立碳化硅半导体工厂的计划

半导体芯闻 2022-03-21 18:11

来源：内容编译自Swarajyamag，谢谢。

Dr.Harshad Mehta

摘要：

Ruttonsha 是一个在印度市场爱好者和技术爱好者中很受欢迎的名字，尤其是在电力电子领域。

Ruttonsha 是唯一一家根据化合物半导体计划申请奖励的公司。（虽然世界上 80% 的半导体使用硅，但剩下的 20% 使用化合物半导体，它结合了元素周期表中的两种或多种元素形成化合物。）

Swarajyamag撰稿人Arun Mampazhy采访Silicon Power Corporation （拥有 Ruttonsha 的公司）的创始人兼首席执行官 Harshad Mehta 。Ruttonsha International Rectifier Ltd 已收购 Visicon Power Electronics Private Limited 100%的股权。Visicon Power于2020年7月24日在印度注册成立，是美国Silicon Power Corporation的全资子公司。

以下是独家专访Harshad Mehta 博士关于Ruttonsha、Silicon Power 以及他在印度建立碳化硅半导体工厂的计划的亮点

1.首先让我问您关于 Ruttonsha International Rectifier (RIR)、Silicon Power Corporation (SPCO)、Visicon Power Electronics Pvt Ltd (VPEPL) 的历史，以及它们之间的联系。

如您所知，国际整流器(IR) 于 1947 年在美国成立，主要生产用于电源管理的产品。Ruttonsha 先生从 IR 获得了在印度生产产品的许可证，因此得名Ruttonsha International Rectifier (RIR)。虽然它始于孟买，但到1984年左右，该设施被转移到在Gujarat Vadodara 附近的Halol。RIR主要专注于电源管理设备中的低功率部分。

1994年我在美国创立了Silicon Power Corporation（SPCO），最早收购的是通用电气（GE）的大功率半导体部门。1995 年，我们通过与 Baltimore Gas & Electric (BGE) 的合资企业进行了垂直整合，随后于 1998 年收购了 Harris Power Devices 集团，并于 2015 年收购了 Applied Pulse Power (APP) 集团。

同时，在 RIR 的创始人 Ruttonsha 先生去世后，他的继任者也在 1990 年代后期成立了EOU。由于 Ruttonsha作为一家专注于低功率的公司，而 SPCO 专注于高功率，我们相得益彰。SPCO于2002年收购了Ruttonsha EOU，随后于2006年收购了母公司Ruttonsha。作为一家上市公司，由于Ruttonsha这个名字在印度比较流行，所以我们一直保持原名。

SPCO 和 Ruttonsha 一直专注于硅基功率器件，直到 2019 年；那时，我们觉得硅已经开始达到它的技术极限，所以我们决定进入化合物半导体，或者，你可以说，下一代衬底。在美国，我们收购了一家碳化硅 (SiC) 工厂。然后，我们创办了ViSiCon Power，专注于基于 SiC 的产品。目前，Visicon 是 Ruttonsha 的 100% 子公司。总体而言，我们当前的结构和当前的 Ruttonsha 产品组合如下所示。

Ruttonsha 产品组合

Ruttonsha 产品组合

2.您能否简要谈谈宽带隙半导体材料（主要是化合物半导体）的重要性，尤其是碳化硅在功率应用中的重要性，以及在功率应用中什么被认为是低功率或高功率？

在广阔的半导体世界中，大约 80% 或更多的产品都基于硅作为基板，我们看到硅通常在某种程度上也用于消费电子、通信、计算和电源应用。对于低于 1000V 的应用，基于单极硅 CMOS 的器件就足够了，但要处理高于此的电压，我们必须在合理的范围内管理正向压降和散热，因此我们需要电子和空穴都传导的双极器件.

绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 对于需要超过 1000 V 的应用至关重要。对于超过 2000 V 的应用，使用晶闸管。晶闸管由4层堆叠成 PNPN 型层组成。使用 SiC，您可以达到更高的电压——MOSFET最高 10 kV，IGBT最高 22 kV。这是半导体市场中一个高利润的利基细分市场。我们在功率半导体领域的技术和经验是我们的主要优势。

3.请告诉我们更多关于您在美国收购的碳化硅晶圆厂的信息：它的产能、正在处理的晶圆尺寸等。此外，市场、竞争对手等。

尽管在基础知识方面可能存在一些重叠，但与硅 CMOS 晶圆厂相比，这是一个完全不同的世界，随着晶圆尺寸的增长，您将获得规模经济，因此在最新的晶圆厂中，我们看到的主要起始晶圆尺寸为 300 毫米。那些硅衬底不需要完全没有缺陷，而无缺陷衬底在功率器件的情况下是至关重要的。

我们在美国的SiC 晶圆厂处理4英寸（100 毫米）和 6 英寸（150 毫米）晶圆。在其上制造的用于高压应用的器件尺寸更大——例如，IGBT 可以是 1 平方厘米，晶闸管可以占据整个 100 毫米晶圆。在这些情况下，基板必须完全没有缺陷，因此一般来说，产量与晶圆尺寸成反比。换句话说，很难扩展到更高的晶圆尺寸。

美国的 SiC 晶圆厂占地 40,000 平方英尺，每月生产约 3000 片 4 英寸（100 毫米）等效晶圆。我们更专注于高功率部分（高功率，而不是处理电动汽车等大批量商业应用的部分）。我们迎合电力公司、工业客户以及某些国防和其他战略部门。我们的竞争对手是ABB、西门子、三菱等公司。

4.印度的 SiC 计划是什么？他们的投资目标和时间表是什么？

我们在印度的 SiC 产品计划分为三个阶段：

第1阶段：制作 SiC 晶圆。由于晶圆的整个厚度不需要完全纯，我们从普通的 SiC 晶圆开始，并通过外延工艺在其上沉积纯 SiC 至所需的厚度。这本身就为我们提供了可销售的产品，因为许多公司都想购买这种“准备制造设备”的 SiC 晶圆。我们在 Halol 的一期工厂已经完成了 90%，预计将在 2022 年 6 月左右全面投入使用。

第2阶段：这是建立可以进行设备制造的工厂，输出将是加工后的晶圆。

第3阶段：从处理过的晶圆上切割器件并进行封装。

这是流程发生的顺序。然而，在第 1 阶段之后，我们将重点放在第 3 阶段，并希望在 2022 年 12 月至 2023 年 3 月之间的某个时间准备好该设施。由于我们已经在美国拥有一个正在运行的晶圆厂，因此在印度启动并运行第 3 阶段设施将有所帮助在这里做一些封装。

这三个阶段总共需要约 175 到 20 亿印度卢比的投资，其中第 2 阶段是投资较多的阶段，需要约 15 亿卢比，我们希望它能够在 2024 年下半年启动并运行。我们希望在印度建造的建筑与美国已经建造的建筑大体相似，包括目标产能。在所需的 175-20 亿卢比总额中，我们通过贷款筹集了大约 40-45%，我们还在为剩余的资金寻找投资者和股权合作伙伴。

碳化硅半导体机会

碳化硅半导体机会

5.您向印度政府提交的各种激励计划提案的状态如何？

一年前，我们应用了SPECS方案。我们还根据最新的 100 亿美元半导体计划提交了申请，印度政府于今年 2 月 19 日承认了这一计划。

尽管印度最高决策层有认可，电子部部长本人也表示，化合物半导体对印度来说是一个相对较低的果实，可以迅速推广并成为印度的强项之一，但官僚主义就是官僚主义。有些要求似乎很不合逻辑。例如，对于计划购买的每件设备，我们都被要求提交至少三个报价。现在，其中一些是我们将在 2024 年才购买的设备，设备供应商不太可能这么早给出报价。同样，尽管 Visicon 现在是 Ruttonsha 的全资子公司，但仍要求两家公司签订 10 年的租赁协议。我希望政府能看到，这些不必要的并发症可以避免一些，并且可以使过程更快。

6.尽管投资要求相对较低，但到 2020 年 2 月中旬，Visicon Power 的提案是印度政府在化合物半导体领域中唯一收到的提案。确实，申请时间到 2025 年 1 月 1 日，但如果我们没有看到申请的热潮，您认为可能是什么原因？

技术和市场的专业知识在这一领域极为重要。这也是一个需要多学科领域知识的领域。除了半导体的电子方面，材料也是一个重要方面。同样，了解功率器件和细分市场以及更多此类因素。

7.您是否希望进入化合物半导体领域的更多领域，例如基于氮化镓 (GaN) 的产品？或硅 CMOS。

正如我之前所说，我们的优势是技术。我们不是一家有能力在尖端硅 CMOS 晶圆厂投入巨资并等待 10 到 12 年才能完全盈利的大公司，因此我们目前没有考虑这一点。至于 GaN，我们确实向政府提交了一份意向书 (EoI)，但由于它所采取的流程，尤其是与官僚机构的关系，我们正在重新考虑是否应该提交一份完整的提案，或者现在，跟随与 IISC-MEITY 氮化镓 (GaN) 生态系统支持中心和孵化器 (GEECI) 合作，政府已批准 298.66 千万卢比。

8.你对印度的研发有什么期望，特别是你希望开始的工厂和设施？

我们的设施是我们所做工作的卓越中心，此外，我们在材料方面与 IIT 德里有合作，在设备方面与 IIT Chennai 有合作，在应用方面与 IIT Bombay 有合作。同样，我们与印度的许多其他学术和研究机构合作，这应该有助于建立生态系统。

9.印度这些即将建成的设施可能需要哪些熟练的人力资源？

正如我所提到的，通过我们的学术合作，已经有学生在我们的设施中实习。未来，我们也有信心在印度找到或培训所需的人力和技能。

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