SiC主流地位难撼动 GaN替补候选机会大增

车用半导体主流技术可能出现大转弯，GaN替补候选机会大增。李建梁摄

Tesla宣布下一代电动车将大砍碳化矽（SiC）用量75%，引发业界轩然大波，相关供应链业者认为，现阶段要如何取代SiC的散热方案仍是未知数，预计未来3年内很难改变SiC于电动车的主流地位，尤其是高端电动车。若能有效改善散热问题，氮化镓（GaN）功率元件应用领域大幅增，可望跃升成为替代材料的最佳方案。

由于SiC功率元件可操作于高功率及高电压条件，并提供较高电源转换效率要求，被视为电动车、工业及能源领域的首要发展选项，而GaN的主力目标市场不同，从3C快充、通讯及宽频等领域为优先发展目标，但近年来也逐渐朝向数据中心电源、车载充电器（OBC）、电动车及工控领域发展。

熟悉化合物半导体业者指出，传统燃油车改换至电动车的最大差异，在于引擎改换为电动马达，而关键将须需要透过SiC达到高电压、大电流的性能要求，并发挥优异的散热表现。

传统Si材料虽然发展成熟及价格便宜，但始终难以改善散热问题，成为先天障碍与瓶颈，故Tesla若要大幅减用碳化矽的使用量，预料可能透过后段模块端来进行散热改善，实际成效仍有待观察，现阶段业界仍是半信半疑，预计短期内颠覆SiC的机会不大。

从技术及性能而言，GaN不仅具备耐高频、高压、大电流，最重要的是比SiC更具成本竞争力，但唯一劣于SiC的差异在于GaN散热表现不佳，因此目前业界较少着墨在大电流的汽车马达开关装置，而普遍看好用于宽频、网通或小型电力控制如快充等应用。至于在车用装置领域部分，目前也开始导入于如USB充电、娱乐系统开关等。

随着电动车市场竞争越趋激烈，Tesla面临材料成本降低的压力，业界也推估，Tesla宣布减少SiC使用量，除了借此要求供应商降价外，也可能将为日后推出中低价车款进行铺路。

由于中低端车款的马达电流要求较低，搭配GaN功率元件的技术发展，将可望做为车用半导体的新生力军，更增添GaN应用成长的想像空间。

由于GaN功率元件受到材料长晶能力局限，目前业界以异质磊晶结构为主，包括GaN on Si及GaN on SiC为主，但也有部分业者发展高端GaN on GaN同质磊晶架构，虽然GaN on GaN能承受较大电流及功率，但价格不会比SiC便宜，预料不会是Tesla降低成本的考虑选择。

虽然GaN承受高压电流，晶圆厚度必须加厚，否则可能导致晶圆变形等问题，但业界认为，制程将可望随着技术发展而改良，换言之，在散热有效改善下，GaN有朝一日或许将成为替补SiC的备选方案，另辟车用半导体的新战场。

除台积电、汉磊等较早投入业者外，富采集团旗下晶成半导体也积极加入GaN战局，晶成指出，受到2022年消费电子需求下降，Micro LED开发新案大幅增加，晶成全年营收接近新台币4亿元，年增率约3倍。

虽然下半年主要借由Micro LED营收上升支撑，不过GaN在充电或是RF通讯等将有新案推出，5G RF通讯已有2家客户进行验证，体声波滤波器（BAW filter）虽然进度延迟，但2023年下半放量出货的动能看好。

对于GaN应用拓展，富采认为，2023年下半可望开花结果，除了快充，电子元件主机板或电源应用等都有成长机会，希望在终端应用市场争取更多市占率。

不过2023年达成损平的机会不大，单月损平则有待出货表现，预计单月营收达到1亿元将可望损平，到了2024年将能实现单月损平的目标。

责任编辑：朱原弘