台積電下一個戰場GaN 有多大商機？

2020-02-25 21:45經濟日報先探投資週刊／文．馮欣仁

用LINE傳送

因應5G、電動車時代來臨，對於高頻、高壓功率元件需求大增，帶動氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）等寬能隙半導體材料興起，日前全球晶圓代工龍頭台積電宣布與意法半導體合作開發GaN，瞄準未來電動車之應用。目前國際大廠包括英飛凌、Navitas、GaN Systems、Transphorm等均積極部署GaN，國內除了台積電之外，世界先進、嘉晶、漢磊、茂矽等也投入發展，相關商機備受期待。

在晶圓代工領域稱霸全球的台積電，罕見地在2月20日發布新聞稿，宣布與國際功率半導體IDM大廠意法半導體攜手合作開發氮化鎵（Gallium Nitride；簡稱GaN）製程技術。這項舉動也象徵著台積電未來的發展，不在僅止於智慧型手機、AI、高速運算等領域，未來將藉由GaN技術加速布局車用電子與電動車應用；期待和意法半導體合作把GaN功率電子的應用帶進工業與汽車功率轉換。根據IHS Markit市場研究報告預測，GaN功率元件的市場增長快速，每年CAGR超過30% ，預計到2026年市場規模將超過十億美元。除5G通訊市場外，汽車和工業市場也是GaN功率元件的主要驅動力。

推薦

GaN在車電商機可期

長期以來，半導體材料都是由矽（Si）作為基材，不過，矽基半導體受限於矽的物理性質，且面對電路微型化的趨勢，不論是在製程或功能的匹配性上已屆臨極限，愈來愈難符合晶片尺寸縮減、電路功能複雜、散熱效率高等多元的性能要求；加上未來更多高頻率、高功率等相關電子應用，以及需要更省電、更低運行成本、並能整合更多功能性的半導體元件。因此，近年來所謂的寬能隙半導體材料（WBG）─氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）等新一代半導體材料應運而生。

GaN、SiC因導通電阻遠小於矽基材料，導通損失、切換損失降低，可帶來更高的能源轉換效率。挾著高頻、高壓等優勢，加上導電性、散熱性佳，元件體積也較小，適合功率半導體應用。相較於矽基元件，GaN元件切換速度增快達十倍，同時可以在更高的最高溫度下運作，這些強大的材料本質特性讓GaN廣泛適用於具備一100V與650V兩種電壓範疇持續成長的汽車、工業、電信、以及特定消費性電子應用產品。其實GaN最早是應用在LED領域，1993年時，日本日亞化學的中村修二成功以氮化鎵和氮化銦鎵（InGaN），開發出具高亮度的藍光LED。

除了LED外，GaN的射頻零組件具有高頻、高功率、較寬頻寬、低功耗、小尺寸的特點，能有效在５Ｇ世代中節省PCB的空間，特別是手機內部空間上，且能達到良好的功耗控制。目前在GaN射頻領域主要由美、日兩國企業主導，其中，以美商Cree居首，住友電工、東芝、富士通等日商緊追在後，中國廠如三安光電、海特高新、華進創威在此領域雖有著墨，但與國際大廠相比技術差距大。不過，GaN未來具有潛力的市場則是在車用電子與電動車領域，在汽車當中有三大應用是與電源相關的，即充電器、DC-DC轉換器和牽引逆變器。在這三大用途中，牽引逆變器是目前為止可以從GaN技術中受益最多的。因為使用GaN元件後，可以減輕汽車的重量，提高能效，讓電動車能夠行駛更遠距離，同時可以使用更小的電池和冷卻系統。

Transphorm、英飛凌具備GaN專利

日前由日本名古屋大學、大阪大學，還有Panasonic等學校與企業所共同合作，利用GaN開發出電動車，可大幅減少電動設備的能源損失，消耗電力約可減少二成左右，得以提高電動車之續航力。此外，車用電子採用GaN元件，從而實現更高的效率、更快速的開關速度、更小型化及更低的成本。隨著汽車系統逐漸從12V配電轉為48V系統，這改變是由於越來越多電子功能需要更大的功率，以及在全自動駕駛車輛推出後，搭載更多系統，例如：雷射雷達（LiDAR）、毫米波雷達、照相機及超聲波感測器，對配電系統要求更大的功率；若能採用GaN即可滿足高效率的配電系統需求。至於在雷射雷達部分，與矽MOSFET元件相比，GaN技術能夠更快速地觸發雷射信號，可使自動駕駛汽車可以看得更遠、更快速、更清晰。（全文未完）

全文及圖表請見《先探投資週刊2080期》便利商店及各大書店均有販售

或上http://weekly.invest.com.tw有更多精彩當期內文轉載

◎封面故事：氮化鎵才料迎來新應用

◎特別企劃：生技防疫仍是重中之重

◎焦點議題：封測及伺服器廠老神在在

◎中港直擊：香港經濟慘遭中國毒害

◎國際趨勢：全球股債匯三市波動加劇

◎產業脈動：特斯拉供應鏈兩樣情

◎生技園地：低價轉機股異軍突起

【最新活動看板】

◎2020產業冠軍班招生中！

◎2020車電總覽強勢登埸！

◎2020年財訊快報理財年鑑隆重登埸！

◎生技總覽~挖掘明日之星~

◎2020上市櫃春季總覽~投資策略大公開！

◎訂《先探》一季13期送《存股輕鬆學》乙書

◎訂《先探》52期送《康寧陶瓷不鏽鋼真空保溫壼1130ml黑色》

半導體台積電電動車更多智慧型手機

先探投資週刊

《先探投資週刊》創刊於1980年，成立宗旨是建立完整掌握國內產業投資動態的指標性刊物，每週五出刊，不但完整掌握一週投資訊息，同時準確預測未來一週的動態趨勢。

A- A+

華碩第1季營收年減18% 疫情風險仍高新冠肺炎快篩獨步全球！林百里讓夕陽產業變生醫新星

會員專屬

新聞解析

更多內容

泰豐經營權之爭引爆？南港砸3.09億元拿下5.47%股權 18:57

經濟解析／大立光法說會打頭陣五大重點一次看 18:32