SiC主流地位難撼動 GaN替補候選機會大增
- 韓青秀／台北
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Tesla宣布下一代電動車將大砍碳化矽（SiC）用量75%，引發業界軒然大波，相關供應鏈業者認為，現階段要如何取代SiC的散熱方案仍是未知數，預計未來3年內很難改變SiC於電動車的主流地位，尤其是高階電動車。若能有效改善散熱問題，氮化鎵（GaN）功率元件應用領域大幅擴增，可望躍升成為替代材料的最佳方案。
由於SiC功率元件可操作於高功率及高電壓條件，並提供較高電源轉換效率要求，被視為電動車、工業及能源領域的首要發展選項，而GaN的主力目標市場不同，從3C快充、通訊及寬頻等領域為優先發展目標，但近年來也逐漸朝向資料中心電源、車載充電器（OBC）、電動車及工控領域發展。
熟悉化合物半導體業者指出，傳統燃油車改換至電動車的最大差異，在於引擎改換為電動馬達，而關鍵將須需要透過SiC達到高電壓、大電流的性能要求，並發揮優異的散熱表現。
傳統Si材料雖然發展成熟及價格便宜，但始終難以改善散熱問題，成為先天障礙與瓶頸，故Tesla若要大幅減用碳化矽的使用量，預料可能透過後段模組端來進行散熱改善，實際成效仍有待觀察，現階段業界仍是半信半疑，預計短期內顛覆SiC的機會不大。
從技術及性能而言，GaN不僅具備耐高頻、高壓、大電流，最重要的是比SiC更具成本競爭力，但唯一劣於SiC的差異在於GaN散熱表現不佳，因此目前業界較少著墨在大電流的汽車馬達開關裝置，而普遍看好用於寬頻、網通或小型電力控制如快充等應用。至於在車用裝置領域部分，目前也開始導入於如USB充電、娛樂系統開關等。
隨著電動車市場競爭越趨激烈，Tesla面臨材料成本降低的壓力，業界也推估，Tesla宣布減少SiC使用量，除了藉此要求供應商降價外，也可能將為日後推出中低價車款進行鋪路。
由於中低階車款的馬達電流要求較低，搭配GaN功率元件的技術發展，將可望做為車用半導體的新生力軍，更增添GaN應用成長的想像空間。
由於GaN功率元件受到材料長晶能力侷限，目前業界以異質磊晶結構為主，包括GaN on Si及GaN on SiC為主，但也有部分業者發展高階GaN on GaN同質磊晶架構，雖然GaN on GaN能承受較大電流及功率，但價格不會比SiC便宜，預料不會是Tesla降低成本的考慮選擇。
雖然GaN承受高壓電流，晶圓厚度必須加厚，否則可能導致晶圓變形等問題，但業界認為，製程將可望隨著技術發展而改良，換言之，在散熱有效改善下，GaN有朝一日或許將成為替補SiC的備選方案，另闢車用半導體的新戰場。
除台積電、漢磊等較早投入業者外，富采集團旗下晶成半導體也積極加入GaN戰局，晶成指出，受到2022年消費電子需求下降，Micro LED開發新案大幅增加，晶成全年營收接近新台幣4億元，年增率約3倍。
雖然下半年主要藉由Micro LED營收上升支撐，不過GaN在充電或是RF通訊等將有新案推出，5G RF通訊已有2家客戶進行驗證，體聲波濾波器（BAW filter）雖然進度延遲，但2023年下半放量出貨的動能看好。
對於GaN應用拓展，富采認為，2023年下半可望開花結果，除了快充，電子元件主機板或電源應用等都有成長機會，希望在終端應用市場爭取更多市佔率。
不過2023年達成損平的機會不大，單月損平則有待出貨表現，預計單月營收達到1億元將可望損平，到了2024年將能實現單月損平的目標。
責任編輯：朱原弘
