Resonac ha elaborato con successo un substrato in SiC monocristallino del diametro di 300 mm, o 12 pollici. La dimensione del substrato prevalente attualmente è di 150 mm. L'adozione diffusa di substrati da 300 mm potrebbe supportare semiconduttori di potenza più energetici ed ridurre sostanzialmente i costi di produzione in alta quantità. Mantenere uno spessore uniforme del substrato su un diametro così grande rimane una sfida.
I substrati sono fette cristalline sottili che forniscono la base per la produzione di wafer epitassiali in SiC utilizzati dai produttori di semiconduttori di potenza. Resonac si concentra attualmente sui substrati da 150 mm, fornendo aziende di componenti automobilistici e produttori di dispositivi semiconduttori, tra cui Rohm, che producono i propri wafer. Sulla base delle vendite esterne, Resonac detiene la maggiore quota del mercato globale, davanti alla statunitense Wolfspeed.
La crescente domanda globale di data center sta attirando maggiore attenzione sui wafer in SiC. Rispetto ai wafer di silicio convenzionali, il SiC offre una maggiore efficienza energetica e può ridurre le perdite di energia associate alla generazione di calore. L'azienda di ricerca Fuji Keizai prevede che il mercato globale dei wafer di semiconduttori di potenza si espanderà fino a circa tre volte le sue dimensioni nel 2025 entro il 2035, con i wafer in SiC che rappresentano leggermente meno del 70% del mercato.
L'aumento del diametro dei wafer rimane una grande sfida per l'industria. In termini di superficie, i wafer da 300 mm rappresentano già il 70% del mercato dei wafer di silicio e sono diventati il formato standard per la produzione di semiconduttori. I substrati in SiC dello stesso diametro devono ancora raggiungere la produzione commerciale.
Una ragione è che il processo di crescita dei cristalli necessario per produrre wafer epitassiali in SiC prevede temperature superiori a 2.000 gradi Celsius, rendendo il materiale suscettibile a difetti. Gli ingotti di SiC utilizzati nella produzione di wafer epitassiali sono anche estremamente duri, richiedendo processi avanzati per tagliarli e lucidare in substrati piatti con uno spessore uniforme.
Resonac è stata fondata nel gennaio 2023 attraverso la fusione di Showa Denko e Showa Denko Materials, precedentemente Hitachi Chemical. Showa Denko è entrata nel mercato dei wafer epitassiali in SiC nel 2009 e ha gradualmente aumentato i diametri dei wafer da 76,2 mm, o 3 pollici, a dimensioni maggiori.
Hiromasa Suo, che supervisiona lo sviluppo della tecnologia dei materiali semiconduttori nella divisione Device Solutions di Resonac, ha dichiarato che l'azienda ha accumulato competenze nell'elaborazione di substrati più grandi attraverso lo sviluppo e la produzione in massa di substrati convenzionali in SiC. Questa esperienza include il controllo preciso della temperatura durante la ricristallizzazione e tecniche per ridurre lo stress che potrebbe causare la deformazione o la rottura dei substrati.
Le aziende statunitensi e cinesi attualmente guidano lo sviluppo di substrati in SiC da 300 mm. SICC ha annunciato a novembre 2024 di aver sviluppato il primo substrato di SiC da 300 mm dell'industria, mentre Wolfspeed ha prodotto con successo un substrato monocristallino a gennaio di quest'anno.
Nessuna azienda ha ancora iniziato la commercializzazione su larga scala. I produttori di semiconduttori di potenza avrebbero bisogno di fare investimenti sostanziali in attrezzature di produzione. Raggiungere un vantaggio economico significativo richiederebbe anche un sistema di fornitura in grado di produrre in modo costante substrati a basso difetto in grandi volumi.
Per ora, Resonac prevede di dare priorità all'espansione della sua capacità per substrati da 200 mm. Poiché i prodotti da 200 mm sostituiscono gradualmente quelli da 150 mm, l'azienda valuterà il potenziale di mercato dei substrati da 300 mm in base alla domanda dei clienti.
Il CEO di Resonac, Hidehito Takahashi, ha dichiarato che il panorama competitivo per il mercato dei 300 mm deve ancora delinearsi. L'azienda prenderà in considerazione investimenti se si materializza la domanda dei clienti e vedrà un'opportunità per ottenere un vantaggio da primo mover.
Da gennaio a giugno 2026, il settore dei materiali semiconduttori ed elettronici ha generato oltre il 90% del reddito operativo principale di Resonac. L'azienda ha riportato un reddito operativo principale di 88,8 miliardi di yen, circa 564 milioni di dollari, per il periodo. Le principali fonti di profitto di Resonac includono attualmente i materiali utilizzati nella produzione di semiconduttori di backend, come materiali per imballaggio e gestione termica.
Gli analisti giapponesi hanno dichiarato che Resonac potrebbe raggiungere sinergie sostanziali espandendo la sua presenza in gas ad alta purezza e materiali di lucidatura avanzati utilizzati nella fabbricazione dei circuiti front-end, sviluppando nel contempo competenze nella produzione di wafer, la fase iniziale del processo front-end. Coprire un'ampia gamma di processi di produzione consentirebbe all'azienda di aiutare i clienti ad affrontare le sfide tecniche.
Un rappresentante dell'industria dei semiconduttori giapponese ha inoltre espresso ottimismo. Ha affermato che il Giappone era rimasto indietro rispetto ai concorrenti esteri perché la sua industria dei semiconduttori mancava di una strategia di sviluppo coordinata, ma i substrati di SiC da 300 mm potrebbero diventare una tecnologia fondamentale nel ritorno industriale del paese.