2016-10-17 08:00:16 [編輯：joeyho]
隨著全球節(jié)能環(huán)保、永續(xù)經(jīng)營意識抬頭，光電半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更積極發(fā)展創(chuàng)新技術(shù)以達到提高產(chǎn)品效率、降低功耗、減少材料、簡化制程等目標(biāo)，加上電動車及再生能源發(fā)電等各種能源傳輸與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對于高效率與低耗能設(shè)計之需求，促使產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)而尋找碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)等能支持更高功率轉(zhuǎn)換的材料。
看好此趨勢，SEMI于10月14日于新竹喜來登飯店舉辦「功率電子技術(shù)研討會」邀請Yole、GaN System、Delta、Toyota等業(yè)界技術(shù)先驅(qū)，針對碳化硅與氮化鎵等功率組件、化合物半導(dǎo)體、車用半導(dǎo)體等主題，從上游材料與制程至終端應(yīng)用，分享最新趨勢與技術(shù)。
Yole Development Pierric Gueguen表示受惠于高速動力市場與節(jié)能、綠能市場需求，功率組件模塊市場將呈現(xiàn)快速成長的趨勢。主要的機會在于市場對功率密度與轉(zhuǎn)換效率要求提升，而挑戰(zhàn)則在于其價格與成本。以功率密度來說，要求高電流密度、高工作溫度與瞬間開關(guān)能力。在效率上，更可見到散熱能力將是功率組件封裝上最重要的指標(biāo)。由于高功率密度的需求，工作結(jié)溫在150℃的產(chǎn)品更能見到效率與高表現(xiàn)。廠商布局上，英飛凌并購WolfSpeed的綜效之下，相信市場份額將能更為快速成長。
總結(jié)以上，預(yù)期2020年產(chǎn)品發(fā)展上，GaN 功率組件將可達到900V 的表現(xiàn)能力；而SiC 功率組件的產(chǎn)品將更可提升到更高壓的市場。在產(chǎn)品應(yīng)用上，GaN 功率組件更適合應(yīng)用于電源供應(yīng)產(chǎn)品；SiC 功率組件則應(yīng)用在需嚴(yán)苛穩(wěn)定表現(xiàn)的工業(yè)級市場，達到1700V 更高壓的產(chǎn)品應(yīng)用之中。
GaN Systems 市場營銷資深主管Charles Bailley表示，以散熱系數(shù)來看，SiC 功率產(chǎn)品擁有絕佳表現(xiàn)。此外，GaN 產(chǎn)品相當(dāng)適合快速開關(guān)、散熱、與PCB 電路設(shè)計 (Layout)，提供小體積的產(chǎn)品設(shè)計。因此，未來GaN E-HEMT將更適合替換掉Si MOSFET 與 IGBT 等產(chǎn)品市場，如AC-DC 電源供應(yīng)應(yīng)用于消費者產(chǎn)品、信息中心(Data Center)、工業(yè)企業(yè)市場、太陽能逆變器、車用市場應(yīng)用等。最后提到在GaN E-HEMT與Si MOSFET上的質(zhì)量因素比較 (Figure of Merit, FOM)，GaN E-HEMT 有更高電流分布可從7A到250A。最后，相信GaN E-HEMT 在JESDE工業(yè)測試指標(biāo)的規(guī)范之下，更有明確的產(chǎn)品發(fā)展設(shè)計，同時車用產(chǎn)品測試也在進行中，未來將更能從指針帶動產(chǎn)品規(guī)范，進而帶動市場需求。
Epiworld成立于2011年，專注于SiC 磊芯片生長，主要尺寸為3、4、6吋產(chǎn)品。除了生產(chǎn)產(chǎn)品外，Epiworld 更期待能共同和客戶提供相關(guān)服務(wù)協(xié)助。以4吋產(chǎn)品，厚度一致性與穩(wěn)定性可達到一定指標(biāo)。
馮淦先生指出目前EpiWorld的外延生長主要是在4H-SiC 的基板上，然而基板產(chǎn)品價格相當(dāng)?shù)母?。目前市場主流?吋為主，為了提高生產(chǎn)的性價比，朝向6吋產(chǎn)品發(fā)展。然而6吋產(chǎn)品面臨到供給挑戰(zhàn)，第一、市場需求雖穩(wěn)定成長，但未到需要要求供應(yīng)提升的腳步；第二，產(chǎn)品質(zhì)量尚未穩(wěn)定；第三、隨著產(chǎn)品尺寸的提升，制造生產(chǎn)上面臨的應(yīng)力也相對面臨挑戰(zhàn)。
臺達電技術(shù)長張育銘博士指出，工業(yè)4.0與機器人帶動高速馬達的市場需求，過去較多使用IGBT，然而未來在更好的效率與表現(xiàn)上，GaN 與 SiC 功率組件將更受到矚目。同時，也期望歐洲知名車廠將推出電動車車款，帶動快速充電市場需求。
功率模塊產(chǎn)品除了要求高功率外，也要求高輸入電壓，以達到再生能源、智慧電網(wǎng)的市場要求。同時產(chǎn)品體積與重量也須達到總成本管理 (Total Cost of Ownership)，高頻模塊也成為主要發(fā)展趨勢。
同時，相較于IGBT，SiC MOSFET 擁有更好的低傳導(dǎo)損耗 (Lower Conduction Loss) 與低開關(guān)損耗 (Lower Switching Loss)。在功率組件模塊設(shè)計上考慮，除了可靠度外，降低雜散電感電容 (Stray Inductance and Capacitor)是相當(dāng)重要的，并且產(chǎn)品設(shè)計涵蓋柵級驅(qū)動 (Gate Drive Circuit) 保護電流 (Protection Circuit)。同時，推出更適用的封裝將幫助產(chǎn)品應(yīng)用于市場。若能有相關(guān)云端監(jiān)測系統(tǒng)幫助工作壽命與可靠度的提升，也是相當(dāng)符合市場需求。
張技術(shù)長提到，使用在SiC MOSFET 功率模塊上封裝應(yīng)用在電動車市場，富士最新產(chǎn)品上采用6個開關(guān)，兩個并聯(lián)，采用定電壓，涵蓋過電保護，將市場需求考慮其中。
Toyota Motor Corporation擔(dān)當(dāng)部長濱田公守 (Kimimori Hamada) 提出，目前全球已有900萬臺豐田混合動力車輛 (Hybrid Vehicles)，隨著未來燃油消耗規(guī)范的更為嚴(yán)苛與降低碳排放量的要求，豐田自身定出2050年車輛零碳排放量。因應(yīng)隨之而來的要求，相信電動車市場將會成為未來市場發(fā)展成長動力。功率模塊上的設(shè)計若采用雙邊冷卻模塊 (Double-sided cooling module)，散熱能力將能明顯提升。目前豐田已推出第四代Si- IGBT 的產(chǎn)品，相較于第一代產(chǎn)品，功率損耗已下降至1/5。
最后，豐田提到新推出的燃料電動車 (FCV)，Mirai最大的輸出功率達9kW，續(xù)航里程可達到600km左右。因應(yīng)終端產(chǎn)品的要求，豐田的SiC 功率組件能提供高散熱能力、快速開關(guān)能力，并于2013年完成SiC 功率組件廠商設(shè)立并自有供應(yīng)產(chǎn)品。若應(yīng)用在電動公交車中，將使用兩組SiC 功率模塊。
文 Roger, Joanne / LEDinside
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