行动与5G将驱动第三代半导体材料于功率元件采用
1.原文连结：
http://bit.ly/3pgl1He
2.原文内容：
不论电动交通、可再生能源和其他科技创新（例如物联网、5G、智慧制造和机器人）都需
要可靠性，效率和紧凑的电源系统，从而推动了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的采用，
以支持在小型装置能获得更低电压。但是芯片设计人员必须克服将两种半导体材料整合到
电源系统中的技术和经济挑战。
硅功率电子元件已达到极限的高频和高功率应用（例如：数据中心和可再生能源的变频器
），如果没有新材料，未来电动化时代，将使得现今的电力系统无法负荷，所以有效的降
低功耗，对于总体电力的消耗效率至关重要。简单来说，传统的硅功率元件不再适用产业
趋势，基于宽能隙半导体材料（例如SiC和GaN）的新架构更具优势。
SiC的材料特性可以使材料更薄、功耗更低、热性能更好，从而解决了功率转换效率以及
外形尺寸方面的挑战。 GaN则是用在高电子迁移率电晶体（HEMT）中，可用于高频应用。
不过，如何降低成本，将成为其未来到底何时能够扮演关键性角色的重点因素。对于SiC
，如何降低基板成本是关键，目前可以透过一种晶圆键合降低成本的方法。对于GaN，外
延技术（在衬底上生长或沉积单晶膜的方法）是关键参数。当然，良率对成本效益也有很
大的影响，这意味着良好的过程控制（包括计量）非常重要。
在看好宽能隙半导体材料的未来之下，所有大型功率器件制造商都已经收购或开发了SiC
和/或GaN功率器件技术，因此，在功率器件市场，宽能隙半导体将非常具有前景。根据预
估2025年SiC功率器件用于电动车比例将达25%。其实从2018年特斯拉在其Model 3车辆中
使用意法半导体（STMicroelectronics）的SiC MOSFET功率器件，就可看见这一趋势。
现在也愈来愈多厂商在生产端增加量产，例如：Rohm于2021年1月宣布将在日本筑后市的
Apollo工厂兴建新SiC功率器件生，预计于2022年开始进入量产。
不过，许多研究机构或厂商正在探索用于功率器件的新材料，例如：金刚石和氧化镓。对
于SiC来说，其趋势正在朝8英吋基板发展，这是意法半导体在欧盟资助的REACTION专案下
，将成为发展重点。毕竟，成本降低和基板可用性对于SiC的市场规模扮演重要角色。所
有主要的功率器件制造商都签订了确保SiC基板供应链的合约，因为此时材料的可用性是
主要的不确定因素。
3.心得/评论：
看准碳化硅、氮化镓在5G、电动车等新兴产业的应用，许多半导体厂商已经投入资金，开
发相关技术。