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從2021年起將全面採用GaN和SiC半導體、台積電代工扮要角

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2021年1月7日

圖、從2021年起將全面採用GaN和SiC半導體、台積電代工扮要角
 
由於,蘋果、小米及現代汽車等重量級業者開始使用複合半導體,預計從2021年起將全面採用GaN和SiC半導體,相關市場將迅速起飛。
 
據媒體報導,蘋果(Apple)從今年(2021)將推出採用GaN-on-Si晶體管的筆記型電腦充電器。現代汽車公司(Hyundai Motor)最近宣布,打算將配備SiC半導體的逆變器應用於其E-GMP平台。其他大型IT和汽車公司也已開始類似的應用程序。展望未來,SiC和GaN化合物半導體市場成長將加快。
 
氮化鎵(GaN)半導體代工公司Unikorn Semiconductor表示將在2021年大幅提高其用於充電器的GaN-on-Si晶片的產量。目前,台積電擁有三到四個能夠生產6英寸Epi GaN晶片的MOCVD單元,生產能力為1.5〜2K wpm。由於預期的訂單增長,今年GaN晶圓產能可能會短缺,因此,將帶動新擴廠投資。適用於電動汽車,太陽能發電、輕薄型IT裝置、國防通信、航太等。
 
所謂化合物半導體或複合半導體(compound semiconductor)是使用諸如SiC和GaN的寬頻隙(WBG)材料製造的半導體。GaN和4H-SiC的頻隙分別為3.4eV和3.2eV,遠高於當前使用的Si的1.1eV水平。與傳統的基於矽的半導體相比,複合半導體能夠承受的電壓超過10倍,對於製造輕薄IT裝置設備也很有利。例如:
  • 愛爾蘭新創廠商Navitas半導體公司,其優勢在於整合GaN、驅動、控制器與保護元件與提供軟體,可縮小快充充電器的體積與降低設計成本,預計Navitas在2021年可取得Apple與所有Android品牌的訂單,預測Apple將在2021年,推出2或3款新的充電器。而台積電為Navitas關鍵供應商,若台積電Epi wafer產能滿載,預測台積電將會把Navitas的GaN Epi wafer訂單外包給晶電(Epistar)。
  • 晶電是台灣LED龍頭廠,氮化鎵磊晶原本就是LED的關鍵製程之一,同時獲台積電認證「氮化鎵快充」的製程外包廠商。(說明:晶電與隆達電子兩家公司合併並組富采投資控股公司,於2021年1月6日上市,舊公司同日終止上市。) 
  • 穩懋(WinFoundry)是砷化鎵晶圓代工龍頭為搶攻第三代半導體材料碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)商機,斥資850億元設廠進駐南科高雄園區。穩懋看好5G及Wi-Fi 6/7之手持式裝置及基地台的成長,以及光電元件應用。 
  • 恩智浦宣布在美國建廠所要生產5G用晶片材料也是氮化鎵。
展望未來,預計GaN和SiC半導體將在電動汽車的逆變器(轉換高壓直流電池電流以用於交流電動機),小型且易於攜帶的IT裝置充電器以及太陽能發電應用,會越來越多地被採用於開關頻率高、低電導率和最小開關損耗。例如電動車輛的車載充電站和EV充電樁的供應設備中對GaN半導體裝置的需求已經增加。(787字;圖1)


參考資料:
Semiconductor Industry: Full-scale Adoption This Year for GaN and SiC Semiconductors. Business Korea, 2021/1/6.
GaN半導體裝置市場到2027年將達到58.5億美元、成長率19.8%。科技產業資訊室 (iKnow),2020/10/6。 
魏哲家認證「氮化鎵快充」熱潮 連台積都找上它外包。天下雜誌,2020/12/14。 


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