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第三代半导体渐成市场焦点 厂商紧抱SiC这块“蛋糕”

发布日期:2020-03-23 浏览次数:2771 来源:与非网
          最近,第三代宽禁带半导体的碳化硅 SiC 被提及的比较多,各大厂家(像 Infineon、Cree、Rohm 等)也都在积极进行碳化硅产品的布局。

  
         功率半导体器件最为功率变换系统的核心器件,适用于高压低损耗的第三代宽禁带半导体的 SiC 器件未来可期。


         随着 5G、电动车等新应用兴起,第三代化合物半导体材料逐渐成为市场焦点,看好碳化硅(SiC) 等功率半导体元件,在相关市场的优势与成长性,许多 IDM、硅晶圆与晶圆代工厂,均争相扩大布局;即便近来市场遭遇疫情不确定因素袭击,业者仍积极投入,盼能抢在爆发性商机来临前,先站稳脚步。

  
         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,矽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。

  
         第三代半导体材料包括氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC) 等宽频化合物半导体材料,其中,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。

  
         近来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 IHS 与 Yole 预测,碳化矽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。

  
         在 IDM 厂方面,除英飞凌(Infi neo n)、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。

  
         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。

  
         就目前来说,SiC 和氮化镓 GaN 都属于宽禁带半导体,SiC 功率器件具有高品质的外延晶片以及比 GaN 更成熟的工艺技术,所以其在高压应用中更具吸引力。在大型硅晶片上异质外延生长的 GaN 基横向开关器件在相对低电压的应用中显示出很大的前景。当然,两者以及 Si 的发展还需要基于其生产设备以及工艺技术来评估。

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