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发展碳化硅，衬底是关键
电动车、5G基建带动功率元件需求，第3代半导体具重要地位，中国、美国等主要国家纷纷政策推动，海内外企业也争相投入。产业分析师表示，碳化硅衬底是发展最大关键。中国台湾工研院产科国际所研究总监杨瑞临说，第3代半导体近年成为各国政府与产业界关注的热门焦点，主要有3个催化剂。第一是美国电动车大厂特斯拉（Tesla）抢先采用第3代半导体碳化硅（SiC），让SiC元件得以实际发挥散热性佳，及提高电动车续航力等特色。第二是全球环保意识抬头，各国政府为达到碳中和、净零碳排，纷纷订定淘汰燃油车的时间表，促使车厂加速转进电动车。第三是中国为记取硅基半导体受制于美国的教训，政策大力支持发展第3代半导体。有别于中国砸钱补贴的作法，杨瑞临表示，美国政府推动的基建计划中将大举建置充电桩，这将为第3代半导体SiC创造市场。第3代半导体是以SiC及氮化镓（GaN）为主要材料，有别于第1代半导体以硅（Si）、锗（Ge）为主要材料，及第2代半导体以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、铝砷化镓（AlGaAs）为主要材料。杨瑞临指出，在高功率应用方面，第3代半导体具备宽能隙、耐高温和高功率密度等特性；在高频应用方面，具备低能耗和散热佳等特性。电动车、5G基建及快充等需求是主要成长动能。SiC晶体管与碳化硅基GaN晶体管是成长性较高的两项产品，年复合成长率分别达27%及26%，都需要采用SiC衬底。此外，SiC功率元件成本架构，也是以包含长晶、切割、研磨的衬底占最大比重，高达50%。其余的磊晶占25%，制造占20%，后段封测占5%。杨瑞临表示，SiC衬底制造难度高，是成本高昂的主因。热场控制及晶种掌握相当关键，却只能土法炼钢，做中学、学中做。SiC长晶效率又比Si慢100至200倍，Si长晶约3天即可制造高度200公分晶棒，SiC要7天才能长出2至5公分的晶球。此外，SiC硬且脆，切割、研磨抛光难度高，会有很多报废物。科锐（Cree）是全球SiC衬底龙头厂，市占率超过6成，目前国内有广运集团旗下盛新材料科技和稳晟材料投入SiC衬底领域。杨瑞临说，SiC衬底不仅占功率元件成本比重高，且与产品质量密切相关，SiC衬底将是SiC发展的一大关键，包括意法半导体（ST）等厂商皆积极朝上游SiC衬底发展，以强化竞争力，值得厂商参考。
