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gan mosfet缺點 在 [新聞] 電動車電池新半導體材料GaN和SiC誰將勝出 的美食出口停車場
電動車電池新半導體材料GaN和SiC誰將勝出?
https://bit.ly/2stL6dD
目前,電動車電池的價格仍非常昂貴,加上其體積大且效率低,正成為許多公司積極改進的對象。但是現今出現的兩種半導體技術,氮化鎵(GaN)和碳化矽(SiC)可能改變電池的材料。其實,SiC與GaN皆屬於第三代寬能隙WBG材料,各有優缺點。
碳化矽SiC材料方面
以SiC來說,碳化矽結合MOSFET不僅可以做得更薄、能耗更小,且可耐1200V以上的高電壓、大電流等功用,採用SiC全球功率半導體廠包括ROHM、英飛凌、意法、安森美等。目前,LED大廠CREE是SiC基板發展最為成熟的廠家,已與英飛凌簽訂長期的SiC基板供貨合約。同時,電動車大廠特斯拉已率先大量導入車用SiC功率元件,傳統車廠的高階電動車款也都已積極採用。台灣業者漢磊、嘉晶在SiC布局最久,預計2020起將可望小量出貨。
但由於SiC晶體材料量產速度仍慢,目前仍限制在4吋與6吋,而在8吋上還無法量產,再加上成本仍遠高於傳統矽基材料。所以,預期在短期內導入SiC功率元件仍以高階電動車種為主,市場預估未來三~五年功率半導體市場仍將以傳統矽基材料元件為主流。
GaN材料方面
至於GaN材料,目前最多用在LED上,但GaN早被使用在功率半導體與射頻元件上,由於GaN材料電子飽和漂移速率最高,適合應用在高頻率元件,但在高壓高功率部分則不如SiC。歷經多年發展,傳統矽基半導體的薄膜、曝光、顯影與蝕刻製程步驟,都已成功應用到化合物半導體製造上,加上生產成本降低,GaN有望在中低功率領域替代二極體、IGBT、MOSFET等矽基功率元件。根據Yole Research估計,在900V以內的低壓市場,GaN都有很大的應用潛力。
台廠業者在GaN半導體代工已有一定的實力,有:全新、穩懋、晶電。其中,晶電甚至可以做到從磊晶到晶片一條龍服務,實力有機會與台積電、世界先進並列。
各廠商競逐SiC或GaN
特斯拉決定在其Model 3車內納入SiC電晶體而被視為該產業的重要里程碑。由於,SiC在1200伏特電壓下的效能超越矽和GaN而確立了其地位,現今其希望在600至900伏特電壓下,進入電動車市場。至於GaN在200至900伏特的電壓下效能勝過矽,也為其在電動車市場打開了一扇窗。
隨著2020年汽車工業迅速轉向電動車,預計將為更多瞄準半導體新創公司帶來新商機。
在最成熟的GaN新創公司中,有位於安大略省渥太華的GaN Systems和位於加州的El Segundo的Navitas Semiconductor,已經確認其在電源開關組件中佔有一席地位。
其他值得注意的GaN新創公司包括Ithaca,位於紐約的Odyssey Semiconductor和以色列的VisIC Technologies,這幾家公司都正在開發高壓電源開關和模組。 至於位於El Segundo的Efficient Power Conversion(EPC)和Goleta,以及位於加州的Transphorm都是值得注意的GaN新創公司。
至於SiC方面,全球最大的純碳化矽公司Cree於2019年宣布,將投資10億美元擴大北卡羅來納州總部Durham的製造能力,並在紐約州北部建造新的製造工廠。其他較小的碳化矽公司包括維吉尼亞州的GeneSiC Semiconductor,紐澤西州的聯合碳化矽公司和新罕布夏州的GT Advanced Technologies。
在功率半導體的領導廠商,包含:意法半導體,英飛凌,安森美半導體和三菱電機等都可能隨時進入該領域搶奪商機。例如:意法半導體(STMicro)在2019年2月以1.375億美元收購瑞典SiC晶圓製造商Norstel。此外,松下,安森美半導體,德州儀器和SanKen Electric等其他大公司也正在開發GaN開關電晶體。預計未來一年,這些公司都會通過收購來加速佈局這一領域。
Roth Capital認為,SiC與GaN除了能攻下電動車和太陽能電池板等經過驗證的應用之外,還可能打開全新的應用領域。現今看起來,只要確立這一技術無礙,未來一段時間,併購和投資的消息將不斷傳出,畢竟,這是一個千載難逢的新商機。
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