第三代半導體掀投資熱，碳化矽基板是發展關鍵

電動車、5G 基建帶動功率元件需求，第三代半導體具重要地位，中國、美國等主要國家紛紛政策推動，國內外企業也爭相投入。產業分析師表示，碳化矽基板是發展最大關鍵。

工研院產科國際所研究總監楊瑞臨說，第三代半導體近年成為各國政府與產業界關注的熱門焦點，主要有 3 個催化劑。第一是美國電動車大廠特斯拉（Tesla）搶先採用第三代半導體碳化矽（SiC），讓 SiC 元件得以實際發揮散熱性佳，及提高電動車續航力等特色。

第二是全球環保意識抬頭，各國政府為達到碳中和、淨零碳排，紛紛訂定淘汰燃油車的時間表，促使車廠加速轉進電動車。第三是中國為記取矽基半導體受制於美國的教訓，政策大力支持發展第三代半導體。

有別於中國砸錢補貼的作法，楊瑞臨表示，美國政府推動的基建計畫中將大舉建置充電樁，這將為第三代半導體 SiC 創造市場。

第三代半導體是以SiC及氮化鎵（GaN）為主要材料，有別於第一代半導體以矽（Si）、鍺（Ge）為主要材料，及第二代半導體以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、鋁砷化鎵（AlGaAs）為主要材料。

楊瑞臨指出，高功率應用方面，第三代半導體具備寬能隙、耐高溫和高功率密度等特性；在高頻應用方面，具備低能耗和散熱佳等特性。電動車、5G基建及快充等需求是主要成長動能。

SiC 電晶體與碳化矽基 GaN 電晶體是成長性較高的兩項產品，年複合成長率分別達 27% 及 26%，都需要採用 SiC 基板。

此外，SiC 功率元件成本架構，也是以包含長晶、切割、研磨的基板占最大比重，高達 50%。其餘磊晶占 25%，製造占 20%，後段封測占 5%。

楊瑞臨表示，SiC 基板製造難度高，是成本高昂的主因。熱場控制及晶種掌握相當關鍵，卻只能土法煉鋼，做中學、學中做。

SiC 長晶效率又比 Si 慢 100~200 倍，Si 長晶約 3 天即可製造高度 200 公分晶棒，SiC 要 7 天才能長出 2~5 公分晶球。SiC 硬且脆，切割、研磨拋光難度高，會有很多報廢物。

科銳（Cree）是全球 SiC 基板龍頭廠，市占率超過六成，目前國內有廣運集團旗下盛新材料科技和穩晟材料投入 SiC 基板領域。

楊瑞臨說，SiC 基板不僅占功率元件成本比重高，且與產品品質密切相關，SiC 基板將是 SiC 發展的一大關鍵，包括意法半導體（ST）等廠商皆積極朝上游 SiC 基板發展，以強化競爭力，值得台灣廠商參考。

（作者：張建中；首圖來源：英飛凌）