中國(guó)粉體網(wǎng)訊 第三代半導(dǎo)體將是未來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)的關(guān)鍵,。集邦咨詢（TrendForce）的調(diào)查顯示，在 2018 年至 2020 年因貿(mào)易戰(zhàn)和 Covid-19 大流行而推遲之后,，由于汽車,、工業(yè)和電信應(yīng)用的需求回升,，第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域可能會(huì)進(jìn)入快速回升階段。
集邦咨詢指出：碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）在電動(dòng)汽車（EV）和快充電池市場(chǎng)具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿�,。預(yù)計(jì)第三代功率半導(dǎo)體的產(chǎn)值,，將從 2021 年的 9.8 億美元、增長(zhǎng)到 2025 年的 47.1 億美元 —— 符合年增長(zhǎng)率（CAGR）為 48% ,。
首先來(lái)看下大功率的碳化硅（SiC）器件,，其能夠在儲(chǔ)能、風(fēng)電,、光伏,、EV 新能源等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。目前市面上的電動(dòng)汽車,，其功率半導(dǎo)體仍更加依賴于硅基材料（IGBT / MOSFET）,。不過(guò)隨著 EV 電池動(dòng)力系統(tǒng)逐漸發(fā)展到 800V 以上的電壓等級(jí)，SiC 將在高壓系統(tǒng)中具有更高的性能表現(xiàn),。
特斯拉已開始在其用于 Model 3 車輛的內(nèi)部逆變器中采用意法半導(dǎo)體的 SiC 設(shè)計(jì),。根據(jù)英飛凌的說(shuō)法，采用 SiC 設(shè)計(jì)的同一輛車的功率可以延長(zhǎng) 4%,，因?yàn)楣β收?EV 費(fèi)用的很大一部分,，汽車行業(yè)已經(jīng)開始越來(lái)越重視第三代半導(dǎo)體。英飛凌預(yù)測(cè) SiC 芯片將占汽車電力電子元件的五分之一,。過(guò)去節(jié)油靠發(fā)動(dòng)機(jī),，現(xiàn)在節(jié)能靠第三代半導(dǎo)體。
隨著 SiC 逐步替代部分硅基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，整車架構(gòu)和性能都將迎來(lái)大幅改進(jìn)和提升,。預(yù)計(jì)到 2025 年的時(shí)候，SiC 功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)�,？蛇_(dá)到 33.98 億美元,。
其次是適用于高頻場(chǎng)景的氮化鎵（GaN）旗艦，其在手機(jī) / 通訊設(shè)備,、平板 / 筆記本電腦上具有相當(dāng)大的應(yīng)用前景,。與傳統(tǒng)快充方案相比，GaN 具有更高的功率密度,，能夠在更加輕巧,、便攜的封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)更快的充電速度。
預(yù)計(jì)到 2025 年的時(shí)候,，GaN 功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)�,？蛇_(dá)到 13.2 億美元。此外集邦咨詢強(qiáng)調(diào),，第三代功率半導(dǎo)體基板相較于傳統(tǒng)硅基板的制造難度和成本也都更高,。
好消息是，目前各大基板供應(yīng)商都呈現(xiàn)了努力發(fā)展的態(tài)勢(shì),。隨著 Wolfspeed,、II-VI、Qromis 等公司相繼擴(kuò)大產(chǎn)能,，預(yù)計(jì)今年下半年可實(shí)現(xiàn) 8 英寸基板的量產(chǎn),，且未來(lái)幾年仍有相當(dāng)大的持續(xù)增長(zhǎng)空間。
事實(shí)證明,，SiC和GaN的優(yōu)勢(shì)對(duì)諸多供應(yīng)鏈的廠商有極大的吸引力,，其中不少?gòu)S家早已積極投身于此類材料的研發(fā)。
臺(tái)積電正專注于硅基氮化鎵的發(fā)展,。雖然這項(xiàng)技術(shù)在通信方面受到限制,，但它在汽車應(yīng)用中是一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的組件。臺(tái)積電在年報(bào)中透露,，2020年已開發(fā)150和650電壓,。去年2月，意法半導(dǎo)體宣布與臺(tái)積電合作制造汽車化合物半導(dǎo)體,。
臺(tái)積電在制造 8 英寸晶圓的 GaN 器件方面取得了進(jìn)展,，而 6 英寸晶圓仍然是化合物半導(dǎo)體的主流。臺(tái)積電許多退役的 8 英寸晶圓廠將承擔(dān)新的化合物半導(dǎo)體生產(chǎn),。
與臺(tái)積電一樣,，VIS 也專注于 GaN on Silicon 襯底的開發(fā)。VIS 總裁 Leuh Fang 表示，該代工廠的目標(biāo)是建立一個(gè)完整的制造工藝,，包括晶圓超薄化,。
Sino-American Silicon Products Inc. (SAS)正在擴(kuò)展第三代半導(dǎo)體，去年,，該公司成為化合物半導(dǎo)體制造商AWSC進(jìn)入電信應(yīng)用領(lǐng)域的最大股東,。據(jù)《財(cái)富》雜志報(bào)道，其子公司 Global Wafer 也在塑造第三代半導(dǎo)體基板的生產(chǎn),，但仍需提高良率和成本,。
SAS 總監(jiān) MK Lu 表示， “ 6 英寸硅片成本為 20 美元,，而 6 英寸 SiC 晶圓成本為 1,500 美元,，”他表示，汽車 SiC MOSFET 只有在 SiC 成本降至 750 美元以下時(shí)才會(huì)普及,， “這將需要五年多的時(shí)間,。”
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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