投入新一代功率元件 滿足高功率電力電子需求

在功率元件發展趨勢的討論中，最常被談及的話題之一，就是碳化矽(Silicon Carbide；SiC)與氮化鎵(Gallium Nitride；GaN)這些新世代功率元件的市場成長性。

而歸功於應用系統需求帶動、寬禁帶材料半導體技術發展愈臻成熟，以及產品價格下降等因素，市場研究機構預估寬禁帶的SiC與GaN功率半導體市場規模將由目前的2.5億美元，快速成長至2025年的35億美元，10年間的年複合成長率達30%。看準此趨勢，瀚薪科技長期致力於SiC與GaN功率半導體技術與產品的開發生產。

隨著電力電子應用朝向高效率、高頻切換、高溫操作、高功率密度等方向發展，相較於傳統的矽元件，SiC與GaN這些寬禁帶材料功率半導體更能符合新一代電力電子應用的需求。其中，瀚薪科技認為SiC材料具備高耐壓與耐高溫操作特性，非常適合用來設計600V以上的高壓元件；而針對無線充電等MHz水準的高頻應用需求，600V以下的GaN則將有其市場優勢。

寬禁帶SiC與GaN前景佳  瀚薪積極布局

針對高功率電力電子的發展趨勢，瀚薪目前已推出650V與1200V SiC蕭特基二極體與MOSFET產品，以符合電源、光伏逆變與新能源車輛等應用的高效率產品需求。

在SiC蕭特基二極體產品部分，由於SiC材料的高導熱優勢及其優異的反向恢復特性，使SiC蕭特基二極體在高溫應用時，仍具備極佳的Trr/Qrr，同時在高溫操作下的漏電流(Irm)仍能維持在30µA以下，相較傳統Si快恢復二極體產品，更有益於改善導通與切換損失，並有效提高系統整體效率。

在SiC MOSFET產品部分，相較於傳統的Si MOSFET與IGBT產品，SiC MOSFET能夠通過外延厚度的調整，達到耐壓650V、1200V與1700V以上的規格要求。在元件特性上，SiC MOSFET較Si元件擁有優異的低切換損失優勢，單位晶片面積下的導通電阻遠低於Si MOSFET，因此相當適用於光伏與新能源車輛所需的高功率逆變器應用。

成本逐步降低  SiC與GaN漸獲市場接受

不過，SiC與GaN要取代Si功率元件，成本是極大的關鍵，對此，瀚薪指出，由於材料與Si不同，且襯底？外延的生長技術上與Si也有極大差異，致使SiC與GaN功率元件的成本大幅高於Si功率元件，這也是SiC/GaN元件無法全面取代Si元件市場的主因。

不過，近年來隨著襯底？外延材料技術與供應的提升，材料成本已逐年下降，再加上伴元件供應量與應用的成長，SiC功率元件的價格已逐漸為應用客戶所接受。

瀚薪科技進一步說明，SiC蕭特基二極體導入應用量產至今已超過10年，元件在應用的可靠度與經驗已相對成熟，隨著近年的價格大幅下降，應用客戶已逐漸擴大應用設計。至於SiC MOSFET產品推出量產至今大約已有5年，接下來的研發重點則是以高良率、高電流的SiC MOSFET來取代IGBT。

未來，在SiC蕭特基二極體與SiC MOSFET市場應用導入量產後，瀚薪科技將持續擴展大電流規格SiC MOSFET產品的開發，同時針對1700V與3300V SiC功率元件進行技術與產品開發投入。在GaN功率元件分面，則將以600V以下HEMT元件技術為主，切入無線充電等高頻應用市場。