Page 25 - 第三代半導體明日之星---碳化矽功率元件近況與展望

圖13:日本AIST在2021年ISPSD研討會發表整合1200V等級
溝槽式閘極MOSFET以及CMOS閘極驅動電路的單晶片。 圖14:射月計畫提出CMOS驅動電路和VDMOSFET單晶片整合剖面結構示意圖。
的MOSFET結構，展示SiC CMOS
綜上所述，SiC元件在高功率的
電及儲能13%及充電樁9%等。其相 較於原本以Si為基礎的功率元件，能 提供更高效率的電子轉換能力、帶來 更好的節能效果。根據TrendForce市 調預估，自2020年至2025年，SiC元件 應用市場將由6.8億美元成長到33.9 億美元，年複合成長率(CAGR)高達 38%。即使這幾年SiC半導體的市場 規模仍小，但隨著全球電動車與能源 應用的產業需求推進，必然很快成為 半導體領域發展的新契機。
抗輻射的能力。
• 2021年1月，清華大學黃智方
應用已經是必然的趨勢，隨著技術
教授(半導體射月計畫成果)在 IEEE Electron Device Letters 率先發表800V橫向LDMOSFET 和低壓CMOS單晶片整合，如 圖12所示。日本的AIST則在同 年的ISPSD研討會發表單晶片 整合1200V等級的溝槽式閘極 MOSFET以及CMOS閘極驅動電 路成果，是首度整合低壓CMOS 和垂直式的功率元件，如圖13 所示。 本實驗室在科技部半導體射月
成熟、晶片尺寸增加，元件成本會持
續下降，性價比提高的結果，產品滲
透率會快速提升。至於SiC IC的發展
還在研究初期，但是已經看見希望，
COVER STORY
計畫的支持下，開發出局部氧化隔離 製程、雙閘極氧化層厚度製程、P型複 晶矽閘極製程、高低壓元件接面隔離 製程等關鍵技術，成功於2021年完成 10V CMOS + 20V Gate driver + 60V VDMOSFET單晶片整合，成果將發 表於2022年VLSI-TSA以及ISPSD研 討會，圖14是剖面結構示意圖。而在 ISPSD之前，這些成果表示CMOS驅 動電路和功率MOSFET的單晶片整 合是未來的趨勢，元件性能優化以 及整合度更高的製程技術，將會持 續推陳出新。
目前SiC半導體元件前三大應用 佔有率分別為電動車61%、太陽能發
關鍵還是在性能提升和成本降低，
或許還要3~5年才會有實用的價值，
需要研究單位積極投入。
(*參考資料請參閱網頁版全文:https://www. edntaiwan.com/20220411ta31-status-and- trend-of-sic-power-semiconductor/
以SiC與GaN為材料的第三類半 導體，相較於傳統Si基半導體元件， 不僅能夠承受更高的功率、頻率及 環境溫度，同時也擁有良好的散熱特 性，因此在例如5G基地台、電動車、 低軌衛星、太陽能源或是工業4.0等 高值化產業中，具有絕對的技術應用 優勢。過去受限於第三類半導體的 晶圓製造困難、並且價格昂貴，使其 僅能用於國防或航太等領域，直到近 幾年，才因為技術進展得以大幅降低 生產成本，普及應用到工業、汽車與 消費性電子等產業。
陽明交大教授崔秉鉞及其實驗 室團隊是國內第三類半導體技術的 知名研究團隊，自2018年起即參與 「科技部半導體射月計畫—碳化矽 單晶片功率系統平台」研發專案的 執行，期間除了產出許多創新研究成 果外，也積極與業界共同合作，落實 研發成果的產業化應用，對於提升台 灣在第三類半導體領域的核心競爭優 勢，具有極大的貢獻。閎康科技非常 榮幸今年度能與崔教授攜手進行產 學合作，提供該團隊在SiC功率元件 及相關整合模組研究上所需之完整分 析服務。閎康科技擁有完備的檢測設 備與專業技術經驗，能全面滿足化合 物半導體在製程、封裝及失效分析方 面之各種分析檢測需求。
閎康編輯室後記
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