第三類半導體 打造高門檻

【文／吳禹潼】

碳化矽、氮化鎵在未來科技的應用地位確立，國內眾多集團如：晶圓代工三雄、漢磊、嘉晶及中美晶集團的中美晶、環球晶積極攜手國際大廠合作搶占地盤。

二○一七年，電動車龍頭特斯拉（Tesla）領先業界，首度在自家平價車款Model 3的逆變器和車載充電器設計當中，導入意法半導體所生產的SiC（碳化矽）MOSFET，大幅降低了電動車的反應恢復時間以及開關損耗效能，同時更拉長充電後里程續航力、充電速度縮短的成果，此動作除了引發市場高度關注外，也成功開啟了SiC功率元件應用的另一扇窗。

由於碳化矽材料具備高電壓和高頻特性，除了體積更加小型化外，能在高溫環境下穩定運行，且電能消耗更少、散熱也較佳，同時，包括：介電係數、導熱率及最高工作溫度在內的等等關鍵參數也有相對更好的表現，憑藉著可因應高溫、高功率、高壓、高頻及抗輻射等較為極端運作環境的優勢，碳化矽被視作是電動車市場當中高壓車型得以順利發展的重要關鍵。

碳化矽量產技術難度高

確實，有了第一家汽車製造商的初試啼聲，眾多車廠也都陸續跟進，碳化矽的應用浪潮隨之而起。根據知名研調機構Trend Force研究指出，預估到二○二五年光是全球電動車市場對SiC晶圓需求就將高達一六九萬片，又，根據車用半導體大廠英飛凌統計，過去每台燃油車大約只會用到十八個功率半導體元件，但未來的電動車則會用到約二五○個功率半導體元件，增加的數量超過十倍；也就是說，一旦電動車市場正式起飛，耐高壓高溫的功率半導體元件需求將迎來爆炸性的成長。

不過，目前SiC材料卻面臨供不應求的問題，關鍵在於製造的門檻非常高。從產業狀況來看，目前全球擁有碳化矽長晶量產技術的廠家實為少數，因為碳化矽晶棒的長晶時間長，再加上碳化矽材質又硬又脆，導致其切割、研磨難度都相對較高，製程複雜的技術門檻確實讓一般廠商無法輕易跨入。綜觀全球車用SiC功率元件市場，目前主要還是由ＩＤＭ大廠獨霸，根據統計，去年全球SiC產能約為二二～三一萬片約當六吋，由Wolfspeed（市占率約六五％）、羅姆（市占率約二○％）、貳陸（市占率約十五％）三家公司寡占。

【全文詳情及圖表請見《先探投資週刊》2221期；訂閱先探投資週刊電子版】