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發(fā)展碳化硅，襯底是關(guān)鍵

已有23235次閱讀2021-08-23標(biāo)簽:
 
電動(dòng)車(chē)、5G基建帶動(dòng)功率元件需求，第3代半導(dǎo)體具重要地位，中國(guó)、美國(guó)等主要國(guó)家紛紛政策推動(dòng)，海內(nèi)外企業(yè)也爭(zhēng)相投入。產(chǎn)業(yè)分析師表示，碳化硅襯底是發(fā)展最大關(guān)鍵。

中國(guó)臺(tái)灣工研院產(chǎn)科國(guó)際所研究總監(jiān)楊瑞臨說(shuō)，第3代半導(dǎo)體近年成為各國(guó)政府與產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱門(mén)焦點(diǎn)，主要有3個(gè)催化劑。第一是美國(guó)電動(dòng)車(chē)大廠特斯拉（Tesla）搶先采用第3代半導(dǎo)體碳化硅（SiC），讓SiC元件得以實(shí)際發(fā)揮散熱性佳，及提高電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航力等特色。

第二是全球環(huán)保意識(shí)抬頭，各國(guó)政府為達(dá)到碳中和、凈零碳排，紛紛訂定淘汰燃油車(chē)的時(shí)間表，促使車(chē)廠加速轉(zhuǎn)進(jìn)電動(dòng)車(chē)。第三是中國(guó)為記取硅基半導(dǎo)體受制于美國(guó)的教訓(xùn)，政策大力支持發(fā)展第3代半導(dǎo)體。

有別于中國(guó)砸錢(qián)補(bǔ)貼的作法，楊瑞臨表示，美國(guó)政府推動(dòng)的基建計(jì)劃中將大舉建置充電樁，這將為第3代半導(dǎo)體SiC創(chuàng)造市場(chǎng)。

第3代半導(dǎo)體是以SiC及氮化鎵（GaN）為主要材料，有別于第1代半導(dǎo)體以硅（Si）、鍺（Ge）為主要材料，及第2代半導(dǎo)體以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、鋁砷化鎵（AlGaAs）為主要材料。

楊瑞臨指出，在高功率應(yīng)用方面，第3代半導(dǎo)體具備寬能隙、耐高溫和高功率密度等特性；在高頻應(yīng)用方面，具備低能耗和散熱佳等特性。電動(dòng)車(chē)、5G基建及快充等需求是主要成長(zhǎng)動(dòng)能。

SiC晶體管與碳化硅基GaN晶體管是成長(zhǎng)性較高的兩項(xiàng)產(chǎn)品，年復(fù)合成長(zhǎng)率分別達(dá)27%及26%，都需要采用SiC襯底。

此外，SiC功率元件成本架構(gòu)，也是以包含長(zhǎng)晶、切割、研磨的襯底占最大比重，高達(dá)50%。其余的磊晶占25%，制造占20%，后段封測(cè)占5%。

楊瑞臨表示，SiC襯底制造難度高，是成本高昂的主因。熱場(chǎng)控制及晶種掌握相當(dāng)關(guān)鍵，卻只能土法煉鋼，做中學(xué)、學(xué)中做。

SiC長(zhǎng)晶效率又比Si慢100至200倍，Si長(zhǎng)晶約3天即可制造高度200公分晶棒，SiC要7天才能長(zhǎng)出2至5公分的晶球。此外，SiC硬且脆，切割、研磨拋光難度高，會(huì)有很多報(bào)廢物。

科銳（Cree）是全球SiC襯底龍頭廠，市占率超過(guò)6成，目前國(guó)內(nèi)有廣運(yùn)集團(tuán)旗下盛新材料科技和穩(wěn)晟材料投入SiC襯底領(lǐng)域。

楊瑞臨說(shuō)，SiC襯底不僅占功率元件成本比重高，且與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)，SiC襯底將是SiC發(fā)展的一大關(guān)鍵，包括意法半導(dǎo)體（ST）等廠商皆積極朝上游SiC襯底發(fā)展，以強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)力，值得廠商參考。

 

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