[新聞] 行動與5G將驅動第三代半導體材料於功率元

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行動與5G將驅動第三代半導體材料於功率元件採用

1.原文連結：
http://bit.ly/3pgl1He

2.原文內容：
不論電動交通、可再生能源和其他科技創新（例如物聯網、5G、智慧製造和機器人）都需
要可靠性，效率和緊湊的電源系統，從而推動了碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）的採用，
以支持在小型裝置能獲得更低電壓。但是晶片設計人員必須克服將兩種半導體材料整合到
電源系統中的技術和經濟挑戰。

矽功率電子元件已達到極限的高頻和高功率應用（例如：數據中心和可再生能源的變頻器
），如果沒有新材料，未來電動化時代，將使得現今的電力系統無法負荷，所以有效的降
低功耗，對於總體電力的消耗效率至關重要。簡單來說，傳統的矽功率元件不再適用產業
趨勢，基於寬能隙半導體材料（例如SiC和GaN）的新架構更具優勢。

SiC的材料特性可以使材料更薄、功耗更低、熱性能更好，從而解決了功率轉換效率以及
外形尺寸方面的挑戰。 GaN則是用在高電子遷移率電晶體（HEMT）中，可用於高頻應用。

不過，如何降低成本，將成為其未來到底何時能夠扮演關鍵性角色的重點因素。對於SiC
，如何降低基板成本是關鍵，目前可以透過一種晶圓鍵合降低成本的方法。對於GaN，外
延技術（在襯底上生長或沉積單晶膜的方法）是關鍵參數。當然，良率對成本效益也有很
大的影響，這意味著良好的過程控制（包括計量）非常重要。

在看好寬能隙半導體材料的未來之下，所有大型功率器件製造商都已經收購或開發了SiC
和/或GaN功率器件技術，因此，在功率器件市場，寬能隙半導體將非常具有前景。根據預
估2025年SiC功率器件用於電動車比例將達25%。其實從2018年特斯拉在其Model 3車輛中
使用意法半導體（STMicroelectronics）的SiC MOSFET功率器件，就可看見這一趨勢。

現在也愈來愈多廠商在生產端增加量產，例如：Rohm於2021年1月宣布將在日本築後市的
Apollo工廠興建新SiC功率器件生，預計於2022年開始進入量產。

不過，許多研究機構或廠商正在探索用於功率器件的新材料，例如：金剛石和氧化鎵。對
於SiC來說，其趨勢正在朝8英吋基板發展，這是意法半導體在歐盟資助的REACTION專案下
，將成為發展重點。畢竟，成本降低和基板可用性對於SiC的市場規模扮演重要角色。所
有主要的功率器件製造商都簽訂了確保SiC基板供應鏈的合約，因為此時材料的可用性是
主要的不確定因素。

3.心得/評論：
看準碳化矽、氮化鎵在5G、電動車等新興產業的應用，許多半導體廠商已經投入資金，開
發相關技術。

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