5g将于2020年将迈入商用,加上汽车走向智慧化、联网化与电动化的趋势,将带动第三代半导体材料碳化硅(sic)与氮化镓(gan)的发展。根据拓墣产业研究院估计,2018年全球sic基板产值将达1.8亿美元,而gan基板产值仅约3百万美元。
拓墣产业研究院指出,相较目前主流的硅晶圆(si),第三代半导体材料sic及gan除了耐高电压的特色外,也分别具备耐高温与适合在高频操作下的优势,不仅可使芯片面积可大幅减少,并能简化周边电路的设计,达到减少模组、系统周边的零组件及冷却系统的体积。除了轻化车辆设计之外,因第三代半导体的低导通电阻及低切换损失的特性,也能大幅降低车辆运转时的能源转换损失,两者对于电动车续航力的提升有相当的帮助。因此,sic及gan功率组件的技术与市场发展,与电动车的发展密不可分。
然而,sic材料仍在验证与导入阶段,在现阶段车用领域仅应用于赛车上,因此,全球现阶段的车用功率组件,采用sic的解决方案的面积不到千分之一。另一方面,目前市场上的gan功率组件则以gan-on-sic及gan-on-si两种晶圆进行制造,其中gan-on-sic在散热性能上最具优势,相当适合应用在高温、高频的操作环境,因此以5g基站的应用能见度最高,预期sic基板未来五年在通过车厂验证与2020年5g商用的带动下,将进入高速成长期。
尽管gan基板在面积大型化的过程中,成本居高不下,造成gan基板的产值目前仍小于sic基板。但gan能在高频操作的优势,仍是各大科技厂瞩目的焦点。除了高规格产品使用gan-on-sic的技术外,gan-on-si透过其成本优势,成为目前gan功率组件的市场主流,在车用、智能手机所需的电源管理芯片及充电系统的应用最具成长性。
拓墣产业研究院指出,观察供应链的发展,由于5g及汽车科技正处于产业成长趋势的重心,供应链已发展出晶圆代工模式,提供客户sic及gan的代工业务服务,改变过去仅由cree、infineon、qorvo等整合组件大厂供应的状况。gan的部分,有台积电及世界先进提供gan-on-si的代工业务,稳懋则专攻gan-on-sic领域瞄准5g基站的商机。另外,x-fab、汉磊及环宇也提供sic及gan的代工业务。随着代工业务的带动,第三代半导体材料的市场规模也将进一步扩大。
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