電動車、5G 市場漸起,碳化矽晶圓成明日之星

作者 | 發布日期 2019 年 10 月 02 日 13:30 | 分類 晶圓 , 汽車科技 , 零組件 follow us in feedly


隨著 5G、電動車等高功率的應用逐漸興起,已鴨子潛水多年的碳化矽晶圓(Silicon Carbide),市場成長趨勢己漸明確,相關廠商也加緊布局的腳步,包括環球晶與 GTAT 簽下碳化矽晶球長約,SK Siltronic 也擬收購杜邦的 SiC 事業,碳化矽產品具備高度進入障礙以及難度,但在耐高壓以及耐高溫下又具備高度性能,整體生產技術以及市場正逐漸邁向成熟中。

碳化矽晶圓在效能上比目前的矽晶圓表現為佳,尤其是在高伏以及高壓的產品,過去多應用在高壓高速產品,如高鐵、風力發電系統等重電設施,但未來在自駕車以及電動車的趨勢下,碳化矽晶圓的高散熱優勢,即可取代部分矽晶圓,成為未來的發展趨勢。

相對於目前矽晶圓大廠包括 SUMCO、信越、環球晶、SK Siltronic 等,碳化矽目前主要生產的廠商僅有 3-4 家,主要是日本以及歐洲廠商,包括 CREE、新日鐵住金以及 Norstel 等,另外,為了強化關鍵半導體材料的自製率,南韓 SK Siltronic 也擬收購杜邦的碳化矽事業,擬在半導體次世代技術上保持競爭力。

至在生產以及供應鏈部分,碳化矽以及矽晶圓算是兩個不同的系統,自晶球開始,即有不同的差異,而在長晶時溫度要求要更高溫,而因硬度影響,後續切磨拋的難度也更高;而在產能的部分,相對於一般矽晶圓拉一根長晶棒需時約 2 天半的時間(以 8 吋晶棒為例),碳化矽的長晶拉出一個晶棒的時間需要約 7-10 天的時間,且在長晶過程中對溫度以及壓力的控制也相當關鍵,若有閃失有可能即毀了一根晶棒的品質,另外,一般矽晶圓的一根晶棒可有 1-2 米的長度,但碳化矽一根晶棒長出的高度則幾吋而已,導致碳化矽晶圓的產能相當少。

另外,讓目前碳化矽晶圓的發展仍離甜蜜點仍有一段距離,除了生產技術、產能等,價格高貴以及相對於已發展和應用成熟的矽晶圓相比,即便碳化矽的性能優益,但客戶還是會優先採用較熟悉的矽晶圓。據市調機構 Trendforce 預計,碳化矽晶圓年產能可達 1.8 億美元。

目前在國內有跨入碳化矽領域,包括環球晶以及嘉晶,以及嘉晶同集團的漢磊,環球晶日前宣布,與 GTAT 簽訂碳化矽晶球長約,確保未來可以取得足夠的碳化矽晶球,而環球晶在碳化矽領域也已開發多年,目前已小量出貨,也已有日本客戶在評估中;而在嘉晶以及漢磊,看好電動車等相關領域的發展,近幾年也已布局碳化矽磊晶產品,也已開始小量出貨中,但占比仍在個位數的水準。

環球晶則表示,碳化矽的性能具備高擊穿電場強度與寬能帶隙,可承受大電流與耐高壓的運作,同時具備高熱傳導的特性,可在 SiC 元件上實現高切換頻率,耐高壓,且縮小元件 / 模組體績,同時可使元件在高熱環境下有效作動,適合製造超高效能的功率裝置。

至於其他矽晶圓廠合晶則表示,認同碳化矽晶圓會是長期的發展趨勢,但技術以及資金門檻都不低,公司目前會先把資源放在 12 吋矽晶圓以及 SOI 產品,較有成長空間。

即便市場普遍認為碳化矽在電動車等應用下成長可為趨勢,但新進者幾乎都還在摸索階段,且因產品良率不高、成本相對高,目前不少仍為虧損,仍待整體市場以及技術的成熟。

(本文由 MoneyDJ新聞 授權轉載;首圖來源:pixabay