新增8吋SiC晶圆线，目标取代数据中心硅光子

近日，又有一家企业宣布将要建设8英寸GaN/SiC晶圆制造工厂，不过，该晶圆厂生产的不是SiC功率器件或者GaN射频器件，而是光子集成电路或GPU处理器。

据推测，这个项目有机会在多个环节中导入SiC和GaN，潜在市场规模约200亿元：

●AI数据中心光互连：SiC光子集成电路、SiC波导、SiC中介层。

●GPU处理器：GaN晶圆、SiC中介层。

技术方向猜测1：

采用SiC取代硅光子？

12月15日，爱尔兰半导体企业CHIPX Global正式宣布，他们计划在马来西亚建设一座8英寸GaN/SiC 集成电路晶圆制造工厂。

CHIPX Global是一家2022年在英国成立的半导体企业，其创始人钦莫伊·巴鲁阿（Chinmoy Baruah）拥有印度卡齐兰加大学的理学学士学位，以及英国曼彻斯特大学的化学研究生学位，他还是一家制氢初创公司德国Cavendyne公司的联合创始人。

姚耀成（音译，Yor-Cheng Yao/Eddie Yao）是CHIPX的另一位联合创始人兼CTO，他之前在比亚迪、Vishay和SMSC从事模拟芯片设计工作。

Chinmoy Baruah与Yor-Cheng Yao

根据公告，这座工厂将是东盟（ASEAN）区域内首条8英寸GaN/SiC前端晶圆产线，而马来西亚已经有英飞凌和A*star的8英寸SiC晶圆线，因此可以排除是做SiC功率半导体。

公告提到，CHIPX的目标是加速提升马来西亚在光子学、高带宽光互连以及先进材料工程方面的能力，这些技术对于下一代人工智能和高性能计算系统至关重要。

为什么我们判断CHIPX的技术方向是采用SiC取代硅光子呢？这是由于该公告明确提到，CHIPX将为下一代收发器和接收器提供制造基础，从而为人工智能数据中心和智能系统实现超高速连接。

而硅光子互连集成电路正是AI数据中心收发器和接收器的“当红炸子鸡”。

硅光子收发器模块的结构图 来源：英特尔

研究机构预测，全球人工智能的发展浪潮将快速提升硅光子技术需求，预计2030年全球硅光子市场规模将从2024年的2.78亿美元（约19.6亿人民币）跃升至27亿美元（约190亿人民币），复合年增长率达 46%。

事实上，除了数据中心和通信应用外，硅光子技术未来的应用还将有望扩展到用于人工智能和高性能计算工作负载的电路板级光数据交换（OBO/CPO），以及交换机。

现阶段，光子集成电路的衬底材料是多种材料共存的，包括硅、Si3N4、GaAs、InP、GaP、AlN、LiNbO3和SiC，目前的发展方向是采用单一材料来构建光子芯片所需的六个基本模块：光源、波导、调制器、探测器、低成本封装和智能处理。

目前，硅衬底在光子集成电路中扮演着非常活跃的角色，这得益于硅基半导体完善的材料体系和成熟的加工工艺。然而，硅衬底在光子集成电路领域存在两个显著缺点：

●首先，它是间接带隙半导体，本质上发光效率低下；

●其次，硅的禁带宽度为1.12 eV，因此它在通信波长处会发生强烈的双光子吸收，从而抑制了其他非线性效应。

因此，光子集成电路行业正在积极采用其他半导体材料，例如Ⅲ-V族化合物和宽禁带半导体，直接带隙Ⅲ-V族半导体是集成激光器解决方案的理想选择，而宽禁带半导体在通信波长范围内的双光子吸收可以忽略不计。

丹麦技术大学研究认为，碳化硅在集成光子学领域极具应用前景。相较于其他材料，碳化硅料具有许多优势。例如高质量碳化硅晶体生长技术已很成熟，并且成熟的碳化硅功率器件制造工艺，而且与CMOS工艺兼容，这为集成光子学领域规模化应用碳化硅奠定了基础。——（所以这也是CHIPX采用8英寸碳化硅的原因吧？）

此外，在可用于光子集成的各种材料平台中，SiC凭借其独特的宽带隙以及高二阶和三阶光学非线性等光学特性，有望为包括微梳在内的新型光学器件开辟道路。

SiC与其他材料的对比/微环谐振器SiCOI光梳

此外，SiC在集成光子学领域还有2个吸引人的应用方向：光波导和中介层。

丹麦技术大学表示，SiC的其他优势还包括：高折射率，以及超过硅三倍的热导率，以及稳定的机械、物理和化学特性。该团队已经制备了尺寸约为500nm x 500nm的SiC波导。

硅光子发射器结构示意图 来源：英特尔

不过，前面是分析SiC的应用方向，但是CHIPX要打造的是GaN/SiC晶圆线，那么他们还会有其他应用方向吗？

CHIPX创始人Chinmoy Baruah在此次公告中透露，他们还要建立扩展下一代人工智能系统所需的超高带宽、节能型计算架构。

这个计算架构是什么呢？

检索发现，前段时间Chinmoy Baruah在接受采访时透露，“CHIPX致力于为全球行业提供最节能的半导体芯片——能够将能耗降低50%以上，同时还能达到与英伟达和AMD的GPU相同工作性能。”

根据CHIPX官网介绍，该公司CTO 姚耀成（音译）目前的工作重点是推进氮化镓（GaN）技术的发展，以满足下一代人工智能、关键基础设施和可持续计算的需求。

这是否意味着CHIPX将采用GaN晶圆生产GPU？目前还不得而知，不过Chinmoy Baruah在接受媒体采访时还透露了关于GPU的更多信息。

他表示，CHIPX的GPU采用一种自下而上的方法：先从封装做起，再设计晶圆，最后进行芯片设计。而常规GPU厂商通常走自上而下的路线——先设计芯片，再集成到晶圆上，最后封装。

他认为，先从GPU封装是因为这个环节最棘手。“最难的部分啃下来，后面的路就顺了。”据其透露，他们的封装技术使得GPU芯片具备几个优势：寿命更长，材料更韧且可回收，实现了循环性，并且拥有更好的热管理，能承受超过1000℃的高温。——这是否意味着他们的GPU封装采用SiC中介层？

鉴于CHIPX的公开信息较少，以上是小编的推测，若有错漏还请谅解，如果您知道更多信息，欢迎在下方给我们留言互动。

来源：行家说三代半

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