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標題: 第三代半導體應用爆發 3707漢磊 3016嘉晶台積電、旺宏、環球晶穩懋 1560中砂 [列印本頁]

作者: mojeku 時間: 2022-9-25 16:19:21 標題: 第三代半導體應用爆發 3707漢磊 3016嘉晶台積電、旺宏、環球晶穩懋 1560中砂

第三代半導體應用爆發 3707漢磊 3016嘉晶台積電、旺宏、環球晶穩懋 1560中砂

2022/09/25 經濟日報

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。

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）、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。

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