快訊

宜蘭議員深夜出海「保釣」 遭海巡攔阻勸離

台積電下一個戰場 GaN

【文/馮欣仁】

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,罕見地在二月二十日發布新聞稿,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超過三○% ,預計到二○二六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。

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○○V與六五○V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,一九九三年時,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之外,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十二V配電轉為四八V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。

【本文未完,全文詳情及圖表請見《先探投資週刊》2080期;訂閱先探投資週刊電子版

先探投資週刊2080期更多精彩文章延伸閱讀:

◎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

【最新活動看板】

◎2020產業冠軍班招生中!

延伸閱讀

台積電上海復工近九成 產能恢復仍有供應鏈穩定風險

新冠肺炎疫情恐慌升高 台積電開盤跌5元

費半連崩四日陷修正 台積電ADR跌0.5%相對抗跌

鴻海強攻電動車 大摩按讚

相關新聞

謝金河:貴上極則賤 賤下極反貴

二○二○年在不知不覺中,我們已經走過一半的路,這場源自中國武漢的肺炎疫情到六月三十日深夜為止,在全球出現一○四四萬確診病例,也造成五一萬人死亡,疫情衝擊最大的美國有二六八萬人確診,十二.九五萬人死亡,大約占全球四分之一,這場疫情影響美國經濟,也影響了川普總統連任之路。

謝金河:跟著錢的感覺走

二○二○年是變化多端又刺激的一年,從元月二十三日武漢封城迄今,全世界被疫情困住,隨著確診病例不斷攀升,除了飛機斷航,全世界的實體經濟都受到巨創,最悲觀的時候,VIX指數攀上八四.八三的歷史新高,油價期貨最慘到負四○.三二美元,有人預測期油每桶會跌到負一○○美元。

謝金河:台灣再現新股抽籤狂熱的啟示

這是一個不平靜的世界,從元月二十三日武漢封城以來,全世界困在肺炎疫情中,隔離、封城、鎖國,全球旅遊靜止成了主調,五月以來,中國兩會開幕,港版國安法撞擊香港,過去一八○年、香港從鴉片戰爭以來扮演的避風港角色也為之改變。過去一周,美國爆發白人警察打死黑人市民的種族暴亂事件,這個世界一直沒有平靜過。

謝金河:投資、投機一定要有天險可守

從元月二十三日武漢封城以來,全世界籠罩在肺炎疫情的恐慌中,都戴起了口罩,搶購防疫物資,大家努力研發試劑,尋找對付病毒的疫苗,這也改變了全世界資本市場的生態,幾乎防疫概念股都飆升,不過現在看起來又到了另一個轉折點,歐洲疫情已受到控制,美國也緩和下來,剩下是中南美洲巴西、非洲及俄羅斯仍在奔馳,儘管全球確診病例及死亡人數仍然走高,但是肺炎疫情帶給全球資本市場的衝擊,隨著各國解封,努力重振經濟,大家似乎要重新面對一個後疫情時代的投資世界。

謝金河:小心飆漲股的後座力

從元月二十三日武漢封城以來,肺炎疫情已延續了近四個月,幾乎籠罩全球,世界經濟受到史無前例的巨大衝擊,金融市場也出現罕見的熔斷,股市、期油都有熔斷紀錄,這是百年一遇的巨大災難。

謝金河:股市進入多空十字路口

這期《經濟學人》週刊用了一幅漫畫,在地圖上裂縫裂成兩半,代表了股市與實體經濟脫鉤,兩者存在的危險裂縫,用了一個標題「A dangerous gap:The markets v the real economy」,這期封面故事,敘述的是武漢肺炎重創全球實體經濟基本面,但是以美國為主的股市卻不斷奔馳。

謝金河:負油價嚇出市場一身冷汗

我們常用「百年一遇」來形容這一生從未見過的巨大變化,這一周又讓我們見識到油價變成負值,這個衝擊就像過去幾年,我們乍見債券殖利率變成負數,同樣讓我們感到不可思議。

謝金河:恐懼與貪婪在一念之間

二○二○年開春以來,武漢肺炎疫情帶給全球震懾人心的極大恐懼,到十四日為止,全球確診病例高達一九八.八五萬人,死亡十二.六一萬人,單是美國確診病例就高達六○.五一萬人,死亡人數高達二.五七萬人,歐洲的西班牙、義大利、法國、德國、瑞士、荷蘭、英國都成了重災區,WHO協助中國隱匿疫情已成了眾矢之的,川普在十四日正式宣布凍結給WHO的經費,全世界在武漢肺炎之後,可能進入新的時代,這當中可能出現幾個重大變化。

謝金河:注意企業大手筆執行庫藏股

疫情與金融市場行情仍在激烈交戰中,到三十日為止,全球確診病例高達七三萬多例,死亡三.三九萬人,其中義大利超過十萬人確診,一萬多人死亡,死亡率最高。而美國出現十四.二萬個確診病例,死亡二四七九人,這是人類史上百年來最慘重的浩劫,現在這個疫情仍未見曙光,帶給金融市場的衝擊也格外巨大。

謝金河:川普真的保衛他的馬其諾防線

武漢肺炎帶給全球世人無限驚恐,股市也出現百年罕見的崩盤式下滑,所有的事物都是百年一遇的傳奇景象。上周雄獅董事長王文傑先生與我通了電話,他說這是他一生從未見過的景象,他的感受一定比別人強烈。

謝金河:股、油、債的貼身肉搏戰

過去這一周,投資人都目睹全球金融市場自金融海嘯以來最刺激的起起落落。金融市場的大起大落當然導源於這次武漢肺炎疫情蔓延全球百國,這當中,除了中國外,又以亞洲的南韓、中東的伊朗,及歐洲的義大利災情最慘重,美國確診病例及死亡人數也急遽上升,甚至可能危及川普的選情。

謝金河:又見百年一遇的大逃殺

新冠肺炎疫情不斷蔓延擴大,先從中國傳遍各省,接著再從中國傳遍到全世界,到目前為止,全球有七四個國家遭受到新冠肺炎的襲擊,看著確診病例及死亡人數不停上升,就像股票行情不斷跳動、不停地創新高一般,當然疫情也重創全球資本市場。

熱門新聞

商品推薦

udn討論區

0 則留言
規範
  • 張貼文章或下標籤,不得有違法或侵害他人權益之言論,違者應自負法律責任。
  • 對於明知不實或過度情緒謾罵之言論,經網友檢舉或本網站發現,聯合新聞網有權逕予刪除文章、停權或解除會員資格。不同意上述規範者,請勿張貼文章。
  • 對於無意義、與本文無關、明知不實、謾罵之標籤,聯合新聞網有權逕予刪除標籤、停權或解除會員資格。不同意上述規範者,請勿下標籤。
  • 凡「暱稱」涉及謾罵、髒話穢言、侵害他人權利,聯合新聞網有權逕予刪除發言文章、停權或解除會員資格。不同意上述規範者,請勿張貼文章。