受惠於 5G 及汽車科技發展，第三代半導體材料市場成長可期

作者 TechNews | 發布日期 2018 年 03 月 26 日 14:50 | 分類 晶片 , 材料 , 汽車科技

5G 將於 2020 年將邁入商轉，加上汽車走向智慧化、聯網化與電動化的趨勢，將帶動第三代半導體材料碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）的發展。根據 TrendForce 旗下拓墣產業研究院估計，2018 年全球 SiC 基板產值將達 1.8 億美元，而 GaN 基板產值僅約 300 萬美元。

拓墣產業研究院指出，相較目前主流的矽晶圓（Si），第三代半導體材料 SiC 及 GaN 除了耐高電壓的特色外，也分別具備耐高溫與適合在高頻操作下的優勢，不僅可使晶片面積可大幅減少，並能簡化周邊電路的設計，達到減少模組、系統周邊的零組件及冷卻系統的體積。除了輕化車輛設計之外，因第三代半導體的低導通電阻及低切換損失的特性，也能大幅降低車輛運轉時的能源轉換損失，兩者對於電動車續航力的提升有相當的幫助。因此，SiC 及 GaN 功率元件的技術與市場發展，與電動車的發展密不可分。

然而，SiC 材料仍在驗證與導入階段，在現階段車用領域僅應用於賽車上，因此，全球現階段的車用功率元件，採用 SiC 的解決方案的面積不到千分之一。另一方面，目前市場上的 GaN 功率元件則以 GaN-on-SiC 及 GaN-on-Si 兩種晶圓進行製造，其中 GaN-on-SiC 在散熱性能上最具優勢，相當適合應用在高溫、高頻的操作環境，因此以 5G 基地台的應用能見度最高，預期 SiC 基板未來 5 年在通過車廠驗證與 2020 年 5G 商轉的帶動下，將進入高速成長期。

儘管 GaN 基板在面積大型化的過程中，成本居高不下，造成 GaN 基板的產值目前仍小於 SiC 基板。但 GaN 能在高頻操作的優勢，仍是各大科技廠矚目的焦點。除了高規格產品使用 GaN-on-SiC 的技術外，GaN-on-Si 透過其成本優勢，成為目前 GaN 功率元件的市場主流，在車用、智慧手機所需的電源管理晶片及充電系統的應用最具成長性。

拓墣產業研究院指出，觀察供應鏈的發展，由於 5G 及汽車科技正處於產業成長趨勢的重心，供應鏈已發展出晶圓代工模式，提供客戶 SiC 及 GaN 的代工業務服務，改變過去僅由 Cree、Infineon、Qorvo 等整合元件大廠供應的狀況。GaN 的部分，有台積電及世界先進提供 GaN-on-Si 的代工業務，穩懋則專攻 GaN-on-SiC 領域瞄準 5G 基地台的商機。另外，X-Fab、漢磊及環宇也提供 SiC 及 GaN 的代工業務。隨著代工業務的帶動，第三代半導體材料的市場規模也將進一步擴大。

（首圖來源：shutterstock）