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■第三代半导体材料SiC的前景与布局

碳化硅、氧化锌、氧化铝、金刚石等为代表的第三代半导体材料 。
目前全球 95% 以上的半导体元件 ， 都是以第一代半导体材料硅作为基础功能材料 ， 主要应用在资讯与微电子产业 ， 不过 ， 随着电动车、5G 等新应用兴起 ， 推升高频率、高功率元件需求成长 ， 硅基半导体受限硅材料的物理性质 ， 在性能上有不易突破的瓶颈 ， 也让厂商开始争相投入化合物半导体领域 。
■第三代半导体材料SiC的前景与布局
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在第三代半导体材料中碳化硅是目前发展最成熟的 。随着生产成本的降低 ， SiC 半导体正在逐步取代一、二代半导体 。碳化硅半导体产业链主要包括碳化硅高纯粉料、单晶衬底、外延片、功率器件、模块封装和终端应用等环节 。
碳化硅具备低导通电阻、高切换频率、耐高温与耐高压等优势 ， 可应用于 1200 伏特以上的高压环境 。相较于氮化镓 ， 碳化硅更耐高温、耐高压 ， 较适合应用于严苛的环境 ， 应用层面广泛 ， 如风电、铁路等大型交通工具 ， 及太阳能逆变器、不断电系统、智慧电网、电源供应器等高功率应用领域 。
随着电动车与混合动力车发展 ， 碳化硅材料快速在新能源车领域崛起 ， 主要应用包括车载充电器、降压转换器与逆变器 。且据研究机构 HIS 与 Yole 预测 ， 碳化硅晶圆的全球电力与功率半导体市场产值 ， 将从去年的 13 亿美元 ， 扩增至 2025 年的 52 亿美元 。
目前碳化硅晶圆市场由 CREE 独霸 ， 市占率高达 6 成之多 ， 台湾硅晶圆大厂、也是全球第三大硅晶圆供应商环球晶 ， 也积极跨入碳化硅晶圆领域 ， 已有产品小量出货 ， 去年 8 月更宣布与 GTAT 签订碳化硅晶球长约 ， 确保取得长期稳定、且符合市场需求的碳化硅晶球供应 ， 以加速碳化硅晶圆产品发展 。
另一家台湾硅晶圆厂合晶也持续关注碳化硅或氮化镓产品 ， 并评估进行策略合作 ， 未来可能与其他厂商结盟 。韩国唯一的半导体硅晶圆厂 SK Siltron ， 也呼应韩国政府近来推动的材料技术自主化政策 ， 今年 2 月底收购美国化学大厂杜邦 (DuPont) 的碳化硅晶圆事业 ， 积极切入次世代半导体晶圆技术 。
除硅晶圆厂外 ， 台湾投入碳化硅领域的还包括布局最早的汉磊投控 (3707-TW)， 已在此领域建立完整生产链 ， 旗下磊晶硅晶圆厂嘉晶 (3016-TW) 切入 4 吋与 6 吋 SiC 磊晶硅晶圆代工服务 ， 已获客户认证并量产；同集团的晶圆代工厂汉磊科 ， 则提供 SiC Diode、SiC MOSFET 代工服务 。
近来新加入市场的 ， 还有寻求新事业发展的太阳能厂太极 。太极上 (2) 月与中科院签署碳化硅专利授权合作开发合约 ， 将着墨在碳化硅长晶与基板 ， 初期切入高压功率元件应用市场 ， 最快第 4 季可量产基板 。
而在 IDM 厂方面 ， 除英飞凌 (Infineon)、罗姆 (ROHM) 等 IDM 大厂积极布局外 ， 安森美半导体 (ON Semiconductor) 也在本月与 GTAT 签订 5 年碳化硅材料供给协议 。
【■第三代半导体材料SiC的前景与布局】虽然受限成本与技术门槛较高、产品良率不高等因素 ， 使碳化硅晶圆短期内难普及 ， 但随着既有厂商与新进者相继扩增产能布局 ， 且在电动车、5G 等需求持续驱动下 ， 可望加速碳化硅晶圆产业发展 。


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