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(chē)、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(chē)（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(chē)，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(kāi)始在其用于 Model 3 車(chē)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(chē)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(chē)行業(yè)已經(jīng)開(kāi)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(chē)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(chē)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)模可達(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(lèi)材料的研發(fā)。
臺(tái)積電正專(zhuān)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(chē)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(kāi)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(chē)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(zhuān)注于 GaN on Silicon 襯底的開(kāi)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(chē) 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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