Infineon Technologies ha conseguido fabricar dispositivos de potencia funcionales utilizando obleas de carburo de silicio (SiC) de 300 mm en sus instalaciones de Villach, Austria. El avance supone un paso hacia la producción de semiconductores SiC sobre obleas de mayor diámetro, una tecnología que podría aumentar la capacidad de fabricación y mejorar el aprovechamiento del material.
Según la compañía, es la primera vez que se demuestra este proceso en una fábrica de semiconductores a escala industrial, utilizando equipos existentes destinados al procesamiento de silicio. Sin embargo, el resultado todavía corresponde a una demostración tecnológica y no significa que Infineon haya comenzado la producción comercial de chips SiC de 300 mm.
Infineon traslada las obleas SiC de 300 mm a un entorno industrial
El fabricante ha logrado procesar obleas de carburo de silicio de 300 mm de diámetro hasta obtener dispositivos de potencia operativos, superando una etapa importante para evaluar la viabilidad de esta tecnología. La demostración se ha realizado utilizando parte de la infraestructura industrial existente, sin depender exclusivamente de equipos experimentales de laboratorio.
El principal reto reside en adaptar los procesos de fabricación del carburo de silicio a obleas de mayor tamaño. A diferencia del silicio convencional, el SiC presenta características físicas que complican el crecimiento de los cristales y su posterior procesamiento, especialmente cuando aumenta el diámetro de las obleas.
Este resultado tampoco implica que todos los pasos necesarios para fabricar grandes volúmenes estén resueltos. Infineon no ha comunicado tasas de rendimiento de fabricación, capacidad mensual ni costes por dispositivo. Estos parámetros serán determinantes para comprobar si el nuevo proceso puede competir comercialmente con las tecnologías utilizadas actualmente.
Las obleas de 300 mm permiten obtener aproximadamente 2,3 veces más chips
La ventaja principal del cambio de diámetro está relacionada con la superficie disponible. Una oblea de 300 mm tiene 2,25 veces la superficie de una de 200 mm, lo que permite distribuir un número considerablemente mayor de dispositivos sobre un mismo sustrato.
Infineon estima que el formato de 300 mm permite obtener aproximadamente 2,3 veces tantos chips por oblea frente al de 200 mm. Esta relación describe el potencial de aprovechamiento del sustrato y no debe confundirse con una mejora equivalente en el rendimiento eléctrico de los semiconductores fabricados.
En términos industriales, procesar más dispositivos por oblea puede contribuir a reducir determinados costes de fabricación. Sin embargo, el beneficio económico dependerá del precio de los sustratos, el porcentaje de chips funcionales y los gastos asociados al procesamiento. Una oblea de mayor tamaño no garantiza automáticamente un coste inferior por componente terminado.
La compañía continuará desarrollando su producción de SiC sobre obleas de 200 mm, mientras evalúa la incorporación del formato de 300 mm. Esta transición necesitará ajustarse a la demanda de los clientes y a la capacidad industrial disponible.
Cold Split busca reducir el desperdicio de carburo de silicio
Paralelamente, Infineon ha comprobado la viabilidad de su tecnología Cold Split con obleas SiC de 300 mm en sus instalaciones de Dresde, Alemania. El proceso está diseñado para separar las obleas a partir de un cristal de carburo de silicio, reduciendo las pérdidas de material respecto al corte convencional mediante hilo.
La fabricación de estos sustratos requiere obtener primero un cristal de SiC de dimensiones adecuadas. Posteriormente, es necesario dividirlo en obleas que puedan utilizarse durante el procesamiento de los semiconductores. La cantidad de material desperdiciado durante esta separación influye directamente en el aprovechamiento del cristal original.
Según Infineon, Cold Split permite obtener más obleas a partir de un mismo cristal y reducir el tiempo de procesamiento. La compañía también apunta a menores necesidades de inversión respecto a determinados métodos convencionales, aunque no ha facilitado cifras que permitan cuantificar el ahorro conseguido con obleas de 300 mm.
Ambos avances están relacionados, pero corresponden a operaciones diferentes. El procesamiento de dispositivos funcionales se ha demostrado en Villach, mientras que las pruebas de separación mediante Cold Split se han realizado en Dresde. La industrialización deberá integrar estas tecnologías y comprobar su comportamiento a mayor escala.
El SiC apunta a vehículos eléctricos, energías renovables y centros de datos
El carburo de silicio se utiliza principalmente en semiconductores destinados a controlar y convertir energía eléctrica, no en procesadores convencionales para ordenadores. Sus propiedades permiten trabajar con tensiones y temperaturas elevadas, además de reducir determinadas pérdidas eléctricas respecto a soluciones tradicionales de silicio.
Entre sus aplicaciones se encuentran los inversores de tracción de vehículos eléctricos, cargadores, sistemas de almacenamiento energético y accionamientos industriales. También está ganando importancia en los centros de datos para inteligencia artificial, donde la alimentación eléctrica representa una parte fundamental de la infraestructura.
En este último ámbito, Infineon identifica oportunidades para sus dispositivos SiC en transformadores de estado sólido, interruptores y fuentes de alimentación. La adopción dependerá de los requisitos de cada instalación, puesto que las ventajas del material no son idénticas en todas las aplicaciones de conversión energética.
El avance se suma a los planes industriales de Infineon para otros semiconductores de potencia. La compañía anunció una inversión de 1.100 millones de euros en Villach para ampliar la fabricación de dispositivos de nitruro de galio (GaN) sobre obleas de 300 mm. Se trata de un proyecto diferente al desarrollo actual de SiC, aunque ambos materiales pertenecen a la categoría de semiconductores de banda prohibida ancha.
Infineon mostrará una de sus primeras obleas SiC procesadas de 300 mm durante electronica 2026, celebrada en Múnich del 10 al 13 de noviembre. Por ahora, no ha establecido una fecha para comenzar su fabricación comercial a gran escala.
El resultado demuestra que el procesamiento de dispositivos SiC funcionales sobre obleas de 300 mm es viable en un entorno industrial, pero todavía quedan cuestiones importantes relacionadas con los costes, el rendimiento de fabricación y la capacidad de producción. Su importancia reside en abrir una posible vía para aumentar el suministro de semiconductores de potencia, no en una transición comercial inmediata.
Vía: TechPowerUp
