中國(guó)粉體網(wǎng)訊  最近，第三代寬禁帶半導(dǎo)體的碳化硅 SiC 被提及的比較多，各大廠家(像 Infineon、Cree、Rohm 等)也都在積極進(jìn)行碳化硅產(chǎn)品的布局。

功率半導(dǎo)體器件最為功率變換系統(tǒng)的核心器件，適用于高壓低損耗的第三代寬禁帶半導(dǎo)體的 SiC 器件未來(lái)可期。

隨著 5G、電動(dòng)車等新應(yīng)用興起，第三代化合物半導(dǎo)體材料逐漸成為市場(chǎng)焦點(diǎn)，看好碳化硅(SiC) 等功率半導(dǎo)體元件，在相關(guān)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)與成長(zhǎng)性，許多 IDM、硅晶圓與晶圓代工廠，均爭(zhēng)相擴(kuò)大布局；即便近來(lái)市場(chǎng)遭遇疫情不確定因素襲擊，業(yè)者仍積極投入，盼能搶在爆發(fā)性商機(jī)來(lái)臨前，先站穩(wěn)腳步。

目前全球 95% 以上的半導(dǎo)體元件，都是以第一代半導(dǎo)體材料硅作為基礎(chǔ)功能材料，主要應(yīng)用在資訊與微電子產(chǎn)業(yè)，不過(guò)，隨著電動(dòng)車、5G 等新應(yīng)用興起，推升高頻率、高功率元件需求成長(zhǎng)，矽基半導(dǎo)體受限硅材料的物理性質(zhì)，在性能上有不易突破的瓶頸，也讓廠商開始爭(zhēng)相投入化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域。

第三代半導(dǎo)體材料包括氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC) 等寬頻化合物半導(dǎo)體材料，其中，碳化硅具備低導(dǎo)通電阻、高切換頻率、耐高溫與耐高壓等優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于 1200 伏特以上的高壓環(huán)境。

相較于氮化鎵，碳化硅更耐高溫、耐高壓，較適合應(yīng)用于嚴(yán)苛的環(huán)境，應(yīng)用層面廣泛，如風(fēng)電、鐵路等大型交通工具，及太陽(yáng)能逆變器、不斷電系統(tǒng)、智慧電網(wǎng)、電源供應(yīng)器等高功率應(yīng)用領(lǐng)域。

近來(lái)隨著電動(dòng)車與混合動(dòng)力車發(fā)展，碳化硅材料快速在新能源車領(lǐng)域崛起，主要應(yīng)用包括車載充電器、降壓轉(zhuǎn)換器與逆變器。且據(jù)研究機(jī)構(gòu) IHS 與 Yole 預(yù)測(cè)，碳化矽晶圓的全球電力與功率半導(dǎo)體市場(chǎng)產(chǎn)值，將從去年的 13 億美元，擴(kuò)增至 2025 年的 52 億美元。

在 IDM 廠方面，除英飛凌(Infi neo n)、羅姆(ROHM)等 IDM 大廠積極布局外，安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)也在本月與 GTAT 簽訂 5 年碳化硅材料供給協(xié)議。

雖然受限成本與技術(shù)門檻較高、產(chǎn)品良率不高等因素，使碳化硅晶圓短期內(nèi)難普及，但隨著既有廠商與新進(jìn)者相繼擴(kuò)增產(chǎn)能布局，且在電動(dòng)車、5G 等需求持續(xù)驅(qū)動(dòng)下，可望加速碳化硅晶圓產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

就目前來(lái)說(shuō)，SiC 和氮化鎵 GaN 都屬于寬禁帶半導(dǎo)體，SiC 功率器件具有高品質(zhì)的外延晶片以及比 GaN 更成熟的工藝技術(shù)，所以其在高壓應(yīng)用中更具吸引力。在大型硅晶片上異質(zhì)外延生長(zhǎng)的 GaN 基橫向開關(guān)器件在相對(duì)低電壓的應(yīng)用中顯示出很大的前景。當(dāng)然，兩者以及 Si 的發(fā)展還需要基于其生產(chǎn)設(shè)備以及工藝技術(shù)來(lái)評(píng)估。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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