• 會員中心
  • 訂閱管理
  • 常見問題
  • 登出
notice-title img

經濟日報數位訂閱 慶周年
訂1年加碼抽 米蘭雙人來回機票

離活動結束 最後倒數
新舊訂戶皆適用!12/04截止,敬請把握!


不再通知
明天提醒

第三代半導體 應用爆發

提要

能承受更高功率、高頻率 具極佳散熱性 可廣泛應用在電動車、風電、5G 兼顧效能與節能

因應電動車、風電綠能及5G等市場的急速爆發,能承受更高功率、高頻率,且擁有極佳散熱性的第三代半導體扮演關鍵性角色。本報系資料庫
因應電動車、風電綠能及5G等市場的急速爆發,能承受更高功率、高頻率,且擁有極佳散熱性的第三代半導體扮演關鍵性角色。本報系資料庫

本文共1696字

經濟日報 張致吉

因應電動車、風電綠能及5G等市場的急速爆發,能承受更高功率、高頻率,且擁有極佳散熱性的第三代半導體扮演關鍵性角色。

第三代半導體是指氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC),因具有寬能隙、高功率密度和高穿透電壓,以及高截止頻率與高電子遷移率等特性,適合應用在高頻通訊與高功率電子電路,電子轉換效率高之外,也能帶來節能效果。

推薦

近年來寬能隙半導體需求增加,主要來自於5G通訊、電動車等市場快速發展,此外,淨零碳排議題也帶動高效率的寬能矽半導體發展。軍事國防、衛星與太空等大步發展,也促使化合物半導體成為不可或缺的材料。

近年來因對抗地球暖化,全球掀起永續發展與綠色能源,促使太陽能光電、風機發電及車輛電動化等新科技的發展,讓掌管電源的功率模組不斷精進。資料顯示,2020年全球功率模組市場規模約52.2億美元,主要應用包括風力/太陽能發電、交通運輸、電動車/混合電動車、馬達及不斷電系統(UPS)等電機系統的需求。

由於低碳訴求促使電動車需求增加,帶動功率模組的市場需求增加。另外,受疫情影響,工廠導入自動化比重增加,也增加許多馬達需求的成長,加上工業自動化及AI或IoT的建置,2021年功率模組市場可達60.2億美元。未來隨著電動車、馬達及綠色能源等趨勢,到2026年時功率模組市場將以年複合成長(CAGR)10.5%成長至95.3億美元。

推動功率模組市場的主因是電動車(EV)/油電混合動力車(HEV)和馬達的驅動,其次是再生能源。EV/HEV主要發展趨勢是朝減少二氧化碳排放前進;馬達的驅動力則是製造業對更高效率和自動化需求,疫情的考驗下也促動工廠自動化邁向更高水平。

功率模組主要以高性能和高可靠度為元件的總體目標,關注半導體新製程技術、晶片結構和封裝材料,以實現高效率、小尺寸及增強安全性和散熱管理與降低成本,是目前企業關注項目。

寬能隙是化合物半導體的特性,原有以矽基半導體做成的功率元件或模組,在低頻高功率的需求上,既有的市場需求是穩固;但當應用範圍朝高頻、高功率時,已出現產品不足以滿足此規格,因而從下世代的化合物半導體找出適應材料。

目前看到200V以下採用氮化鎵電晶體,其適合做為相關應用的功率元件;600-1,200V之間的應用由碳化矽電晶體元件或模組來擔當,這個應用需求也是氮化鎵電晶體的市場;600-900V的市場因各家電路設計的功力較勁,產品在市場有機會共存;但接近1,200V甚至1,700V以上則是碳化矽電晶體的主力戰場。SiC功率元件的開關特性優異,可處理大功率以及高速開關。

碳化矽一方面被用來當作功率模組的主晶片,另方面也可被當作高頻磊晶用的基板,在高頻高功率的應用下都少不了碳化矽,所以有人比喻「得碳化矽者,得天下」。經濟部技術處在20年前就開始往前布局第三代半導體技術發展,助廠商搶攻市場先機。

碳化矽單晶製造方面,我國已有四家廠商投入,分別是環球晶(6488)(6488)、穩晟、太極(盛新)及漢民。功率半導體系列下的磊晶則有嘉晶;晶片製造有台積電與世界先進。在高頻半導體系列的磊晶有漢磊;晶片製程有台積電、旺宏、全新、環球晶、穩懋,宏捷科也規劃投入中。

對國內產業而言,碳化矽單晶製造與磊晶,以及晶片製程皆在起步階段,雖然有氮化鎵薄膜以磊晶製程在碳化矽上的產業技術,但產品製程所需之關鍵耗材與設備仍仰賴進口,預期在功率模組市場成長下,國內相關供應鏈,包括製程用其他材料在內,以及生產用相關設備可萌芽成長,穩固台灣護國群山。

化合物半導體已成為下階段科技產業發展關鍵,在政策推動下,工研院啟動「南方雨林計畫」,期望化合物半導體如同雨林涵養萬物,豐富在地多樣生態,帶給南台灣多樣的應用與新產業。藉由引入民間投資與企業能量,在南台灣協助車用零組件廠打造化合物半導體功率元件生態系,從設計、製造、封測到元件與模組,聯結到車用動力電子,希望短期內能達到試量產成效並衍生事業體,並規劃以化合物半導體及動力電子領航,建立技術能量及營運規模,打入更高壓的軌道車、工業馬達、再生能源電網等市場,為車輛產業點燃高科技動力,打造南方茂盛的半導體產業聚落。(作者是經濟部技術處產業技術基磐研究與知識服務計畫成員)

※ 歡迎用「轉貼」或「分享」的方式轉傳文章連結;未經授權,請勿複製轉貼文章內容

延伸閱讀

上一篇
Gogoro買綠電好辛苦,全台2千合約要蓋20萬個章,最羨慕台積電買到甜甜價
下一篇
去庫存…面板驅動IC廠商首要課題

相關

熱門

看更多

看更多

留言

完成

成功收藏,前往會員中心查看!