與非網 3 月 23 日訊，至今，半導體產業發展經歷了三個階段：以硅為代表的第一代半導體材料；已得到廣泛應用的砷化鎵為第二代半導體材料；以氮化鎵和碳化硅、氧化鋅、氧化鋁、金剛石等為代表的第三代半導體材料。

　　目前全球 95% 以上的半導體元件，都是以第一代半導體材料硅作為基礎功能材料，主要應用在資訊與微電子產業，不過，隨著電動車、5G 等新應用興起，推升高頻率、高功率元件需求成長，硅基半導體受限硅材料的物理性質，在性能上有不易突破的瓶頸，也讓廠商開始爭相投入化合物半導體領域。

　　在第三代半導體材料中碳化硅是目前發展最成熟的。隨著生產成本的降低，SiC 半導體正在逐步取代一、二代半導體。碳化硅半導體產業鏈主要包括碳化硅高純粉料、單晶襯底、外延片、功率器件、模塊封裝和終端應用等環節。

　　碳化硅具備低導通電阻、高切換頻率、耐高溫與耐高壓等優勢，可應用于 1200 伏特以上的高壓環境。相較于氮化鎵，碳化硅更耐高溫、耐高壓，較適合應用于嚴苛的環境，應用層面廣泛，如風電、鐵路等大型交通工具，及太陽能逆變器、不斷電系統、智慧電網、電源供應器等高功率應用領域。

　　隨著電動車與混合動力車發展，碳化硅材料快速在新能源車領域崛起，主要應用包括車載充電器、降壓轉換器與逆變器。且據研究機構 HIS 與 Yole 預測，碳化硅晶圓的全球電力與功率半導體市場產值，將從去年的 13 億美元，擴增至 2025 年的 52 億美元。

　　目前碳化硅晶圓市場由 CREE 獨霸，市占率高達 6 成之多，臺灣硅晶圓大廠、也是全球第三大硅晶圓供應商環球晶，也積極跨入碳化硅晶圓領域，已有產品小量出貨，去年 8 月更宣布與 GTAT 簽訂碳化硅晶球長約，確保取得長期穩定、且符合市場需求的碳化硅晶球供應，以加速碳化硅晶圓產品發展。

　　另一家臺灣硅晶圓廠合晶也持續關注碳化硅或氮化鎵產品，并評估進行策略合作，未來可能與其他廠商結盟。韓國唯一的半導體硅晶圓廠 SK Siltron，也呼應韓國政府近來推動的材料技術自主化政策，今年 2 月底收購美國化學大廠杜邦 (DuPont) 的碳化硅晶圓事業，積極切入次世代半導體晶圓技術。

　　除硅晶圓廠外，臺灣投入碳化硅領域的還包括布局最早的漢磊投控 (3707-TW) ，已在此領域建立完整生產鏈，旗下磊晶硅晶圓廠嘉晶 (3016-TW) 切入 4 吋與 6 吋 SiC 磊晶硅晶圓代工服務，已獲客戶認證并量產；同集團的晶圓代工廠漢磊科，則提供 SiC Diode、SiC MOSFET 代工服務。

　　近來新加入市場的，還有尋求新事業發展的太陽能廠太極。太極上 (2) 月與中科院簽署碳化硅專利授權合作開發合約，將著墨在碳化硅長晶與基板，初期切入高壓功率元件應用市場，最快第 4 季可量產基板。

　　而在 IDM 廠方面，除英飛凌 (Infineon)、羅姆 (ROHM) 等 IDM 大廠積極布局外，安森美半導體 (ON Semiconductor) 也在本月與 GTAT 簽訂 5 年碳化硅材料供給協議。

　　雖然受限成本與技術門檻較高、產品良率不高等因素，使碳化硅晶圓短期內難普及，但隨著既有廠商與新進者相繼擴增產能布局，且在電動車、5G 等需求持續驅動下，可望加速碳化硅晶圓產業發展。