中國(guó)粉體網(wǎng)訊 第三代半導(dǎo)體材料受市場(chǎng)關(guān)注，包括碳化硅(SiC)材料以及氮化鎵(GaN)產(chǎn)品，臺(tái)積電也于上周宣布與意法半導(dǎo)體合作切入氮化鎵市場(chǎng)，半導(dǎo)體業(yè)者包括環(huán)球晶、合晶、太極、嘉晶(3016)以及母公司漢磊、茂硅、世界、精材等廠商開(kāi)始也切入此領(lǐng)域。
隨著此類第三代半導(dǎo)體材料具有更高效節(jié)能、更高功率等優(yōu)勢(shì)，更適用在5G通訊、超高壓產(chǎn)品如電動(dòng)車領(lǐng)域，未來(lái)市場(chǎng)成長(zhǎng)看好，但事實(shí)上，碳化硅以及氮化鎵產(chǎn)品在市場(chǎng)上已久，但一直未可大量量產(chǎn)，技術(shù)上進(jìn)入門檻相當(dāng)高，市場(chǎng)商機(jī)是否都可雨露均霑，恐怕仍有考驗(yàn)。
第三代半導(dǎo)體材料市場(chǎng)潛力看好
據(jù)半導(dǎo)體材料分類，第一代半導(dǎo)體材料包括鍺以及硅，也是目前最大宗的半導(dǎo)體材料，成本相對(duì)便宜，制程技術(shù)也最為成熟，應(yīng)用領(lǐng)域在信息產(chǎn)業(yè)以及微電子產(chǎn)業(yè);第二代半導(dǎo)體材料則包括GaAs以及磷化銦，主要應(yīng)用在通訊產(chǎn)業(yè)以及照明產(chǎn)業(yè);而第三代半導(dǎo)體才以碳化硅以及氮化鎵為代表，則可應(yīng)用在更高階的高壓功率元件以及高頻通訊元件領(lǐng)域。
至于碳化硅以及氮化鎵雖然同為第三代半導(dǎo)體材料，但應(yīng)用略有不同，氮化鎵主要用在中壓領(lǐng)域約600伏特的產(chǎn)品，一部分會(huì)與硅材料的市場(chǎng)重疊，但氮化鎵有很好的移動(dòng)性，適用在頻率高的產(chǎn)品，此特性在基地臺(tái)、5G等高速產(chǎn)品就會(huì)很有優(yōu)勢(shì);而碳化硅則可以用在更高壓，如上千伏的產(chǎn)品，包括電動(dòng)車用、高鐵或工業(yè)用途，具有很好的耐高溫以及高壓特性。
也因如此，以碳化硅晶圓為例，市場(chǎng)更看好其在車用市場(chǎng)的應(yīng)用，包括充電樁、新能源車以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域，據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Yole Developpement表示，碳化硅晶圓到2023年時(shí)市場(chǎng)規(guī)�？蛇_(dá)15億美金，年復(fù)合成長(zhǎng)率逾31%;而用在通訊元件領(lǐng)域，到2023年市場(chǎng)也可達(dá)13億美金，年復(fù)合成長(zhǎng)率則可達(dá)23%，商機(jī)受矚。
最大挑戰(zhàn)：量產(chǎn)難度高
也因?yàn)榈谌雽?dǎo)體材料后市看俏，所以也有不少?gòu)S商很早就開(kāi)始投入研發(fā)，可望成為下一代的明日之星，惟就業(yè)者表示，要生產(chǎn)一片碳化硅晶圓并不難，困難的是要怎么從一片到一百片、一千片的量產(chǎn)能力，這些都受限技術(shù)、專利以及成本門檻，造成量產(chǎn)的挑戰(zhàn)。 以碳化硅來(lái)說(shuō)，技術(shù)難度在于第一、在長(zhǎng)晶的源頭晶種來(lái)源就要求相當(dāng)高的純度、取得困難。
第二，長(zhǎng)晶的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，以一般硅材料長(zhǎng)晶來(lái)說(shuō)，平均約3-4天即可長(zhǎng)成一根晶棒，但碳化硅晶棒則約需要7天，由于長(zhǎng)晶過(guò)程中要隨著監(jiān)測(cè)溫度以及制程的穩(wěn)定，以免良率不佳，故時(shí)間拉長(zhǎng)更增添長(zhǎng)晶制作過(guò)程中的難度。
第三則是長(zhǎng)晶棒的生成，一般的硅晶棒約可有200公分的長(zhǎng)度，但長(zhǎng)一根碳化硅的長(zhǎng)晶棒只能長(zhǎng)出2公分，造成量產(chǎn)的困難。
打群架較容易突破困局
雖然第一代的硅材料原料上取得方便，制程技術(shù)又相對(duì)成熟，但在高頻高壓的應(yīng)用領(lǐng)域上，效能不如碳化硅或氮化鎵產(chǎn)品，隨著5G等應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，第一代的硅材料優(yōu)勢(shì)受到壓抑，而第三代半導(dǎo)體材料的成長(zhǎng)將成為趨勢(shì)，使業(yè)者不得不關(guān)注并切入此領(lǐng)域。
但除了技術(shù)和生產(chǎn)上的困難外，材料的開(kāi)發(fā)還是需要下游應(yīng)用的配合，所以單獨(dú)切入研發(fā)相對(duì)困難，還是需要上下游的互相合作，合晶則表示，公司一直有在關(guān)注碳化硅或氮化鎵，也認(rèn)同此為趨勢(shì)上的產(chǎn)品，目前也啟動(dòng)策略合作的評(píng)估，未來(lái)會(huì)需要打群架，如CREE與英飛凌結(jié)盟，除了技術(shù)上的合作，更可以確保未來(lái)上游材料的取得以及下游確保出�？�。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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