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由于,苹果、小米及现代汽车等重量级业者开始使用化合物半导体,预计从2021年起将全面采用GaN和SiC半导体,相关市场将迅速起飞。

据媒体报导,苹果(Apple)从今年(2021)将推出采用GaN-on-Si晶体管的笔记型计算机充电器。现代汽车公司(Hyundai Motor)最近宣布,打算将配备SiC半导体的逆变器应用于其E-GMP平台。其他大型IT和汽车公司也已开始类似的应用程序。

展望未来,SiC和GaN化合物半导体市场成长将加快。 氮化镓(GaN)半导体代工公司Unikorn Semiconductor表示将在2021年大幅提高其用于充电器的GaN-on-Si芯片的产量。目前,台积电拥有三到四个能够生产6英寸Epi GaN芯片的MOCVD单元,生产能力为1.5〜2K wpm。

由于预期的订单增长,今年GaN晶圆产能可能会短缺,因此,将带动新扩厂投资适用于电动汽车,太阳能发电、轻薄型IT装置、国防通信、航天等。

所谓化合物半导体(compound semiconductor)是使用诸如SiC和GaN的宽带隙(WBG)材料制造的半导体。GaN和4H-SiC的频隙分别为3.4eV和3.2eV,远高于当前使用的Si的1.1eV水平。

与传统的基于硅的半导体相比,复合半导体能够承受的电压超过10倍,对于制造轻薄IT装置设备也很有利。例如:

· 爱尔兰新创厂商Navitas半导体公司,其优势在于整合GaN、驱动、控制器与保护元件与提供软件,可缩小快充充电器的体积与降低设计成本,预计Navitas在2021年可取得Apple与所有Android品牌的订单,预测Apple将在2021年,推出2或3款新的充电器。

而台积电为Navitas关键供应商,若台积电Epi wafer产能满载,预测台积电将会把Navitas的GaN Epi wafer订单外包给晶电(Epistar)。

· 晶电是台湾LED龙头厂,氮化镓磊晶原本就是LED的关键制程之一,同时获台积电认证「氮化镓快充」的制程外包厂商。

· 稳懋(WinFoundry)是砷化镓晶圆代工龙头为抢攻第三代半导体材料碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)商机,斥资850亿元设厂进驻南科高雄园区。稳懋看好5G及Wi-Fi 6/7之手持式装置及基地台的成长,以及光电元件应用。

· 恩智浦宣布在美国建厂所要生产5G用芯片材料也是氮化镓。

展望未来,预计GaN和SiC半导体将在电动汽车的逆变器(转换高压直流电池电流以用于交流电动机),小型且易于携带的IT装置充电器以及太阳能发电应用,会越来越多地被采用于开关频率高、低电导率和最小开关损耗。例如电动车辆的车载充电站和EV充电桩的供应设备中对GaN半导体装置的需求已经增加。


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