第三類半導體

碳化矽(SiC)

background img background img 基板7 磊晶4 IC設計10 晶圓製造4 封裝測試8 整合元件製造(IDM)14

應用 電動車、資料中心、 太陽能、不斷電系統

更新時間:2023年01月31日 註:數字代表公司家數

概況

電動車龍頭特斯拉(Tesla)於2018年,發表平價車款Model 3,首度在電動車變流器設計中,導入意法半導體(STM)的SiC(碳化矽)MOSFET,立刻引發市場高度關注。

特斯拉執行長馬斯克採用SiC晶片,使得逆變器體積縮小,打造出更流線的車體,由於SiC擁有承受更高功率、提高導電效率及減少發熱等特性,得以提高Model 3的續航里程。

第三類半導體-SiC(碳化矽)

SiC耐高溫高壓,低損耗、高頻、熱導率可達Si的3倍,適用於高壓高功率產品,可耐壓1000伏特以上,主要應用於電動車、風力發電、太陽能、充電樁以及離岸風電等綠能發電設備、工業控制。電動車採用SiC功率元件可降低能量損失,提升續航力。

Trendforce指出,2025 年全球SiC 功率市場規模將達33.9 億美元,2020~2025年 CAGR成長38%,前三大應用分別為新能源車61%、太陽能發電及儲能13%、充電樁9%,新能源車產業中又以逆變器、車載充電器(OBC)、直流變壓器(DC-DC)為應用大宗。

不過,SiC長晶效率比矽慢上逾100倍,7天才能生長2cm,還須在攝氏超過2,100度的高溫環境,基板製造困難,使得成本居高不下,宏遠投顧指出,光SiC基板成本就佔晶片加工總成本50%。近年來,隨著尺寸、可用厚度增加和缺陷密度下降,使得SiC MOSFET成本已從Si IGBT的原先的10倍下降為3.6倍。

由於使用第三類半導體來製作IC所需的基板並不容易,因此國際上常見由IDM大廠主導,並藉由併購的方式擴張到更上游的製程。IDM是指垂直整合製造商(Integrated Device Manufacturer, IDM),意味可以從晶片設計、生產製造、封裝測試等都一手包辦的公司。

第三類半導體 碳化矽(SiC)產業鏈

項目 項目 / 功能說明
基板(Substrate)

基板(Substrate)

以碳化矽來說,將碳化矽的粉體倒入長晶爐,透過高溫加熱,讓粉體變成蒸汽,冷凝後黏著在晶種上,形成碳化矽晶錠。之後將晶錠切割、修磨,變成基板。

磊晶(Epitaxy)

磊晶(Epitaxy)

指透過在原有的基板上,長出薄薄一層結晶,以達到強化工作效能的目標。IC設計

晶圓製造

晶圓製造

從 IC 設計廠拿到的「電路設計圖」透過光學成像的原理轉移到「矽晶圓」上,最後依照設計圖架構,在矽晶元上集成化所需的電子元件。

封裝測試

封裝測試

封裝 (Package):將晶圓廠生產的晶片,以塑膠、陶瓷、金屬外殼包裝起來,以保護晶片在工作時不受外界的水氣、灰塵、靜電等影響。測試 (Test):將製作好的晶片進行點收測試,檢驗晶片是否可以正常工作,以確定每片晶圓的可靠度與良率。

IDM

IDM

IDM(Integrated Design and Manufacture)指從設計、製造、封裝測試到銷售自有品牌IC都一手包辦的半導體垂直整合型公司。