碳化矽元件重要性渐增 台湾已进入六寸晶圆量产阶段

碳化矽设备发展与应用布局论坛，邀请汉民科技、国立阳明交通大学与富士康集团等专家，就不同角度，分享对碳化矽功率元件市场的看法。由左至右为财团法人金属工业研究发展中心郑永茂博士、汉民杨博斐处长、国立阳明交通大学崔秉钺教授、富士康集团半导体研究院萧逸楷组长。台湾电子设备协会

碳化矽元件的重要性，在整个半导体产业中已不是同日可语，台湾产学界对于该领域的研究与实际投入也相当积极。根据TrendForce表示，目前车用SiC功率元件市场主要由欧美整合元件厂(IDM)大厂掌控，为稳固我国在全球半导体产业链的关键地位，经济部推动「化合物半导体设备发展推动计划」，由工业局指导、财团法人金属工业研究发展中心(MIRDC)与台湾电子设备协会(TEEIA)主办，9月16日在南港展览馆举办「碳化矽设备发展与应用布局」论坛，邀请汉民科技、国立阳明交通大学与富士康集团以不同角度，分享对碳化矽功率元件市场的看法。

汉民科技碳化矽事业部处长杨博斐表示，汉民科技投入碳化矽其实已经有十年的时间，过去在台面上也没有太多正面的消息，那为什麽汉民开始谈碳化矽？主要的原因在于汉民已经确定要在竹南建厂，碳化硅片的量产技术已经就位。

他以BPD(basal plane defect，基晶面位错缺陷)为例。在六寸方面，BPD数量一开始也约莫有1000至2000个不等，到2021年，在大家的努力之下，已经可以降低1000个以下。目前汉民科技已经确定在竹南广源设厂，主要量产六寸碳化矽n-type晶圆，占地约6000平方米，预计2024年碳化硅片片最大产能可达6000片/月。

国立阳明交通大学电子研究所崔秉钺教授探讨主要国际大厂在碳化矽功率元件结构的发展状况。他特别谈到不同结构的碳化矽元件的异同，分别VMOSFET、VDMOSFET与UMOSFET等类别，其中UMOSFET最大的特色是晶体管闸极垂直地放进碳化矽中，好处是能将元件宽度大幅缩小一倍，单位面积上就能并联很多个晶体管，单位面积的电流就可以增加。但这种作法，其技术难度亦大幅提升。

崔秉钺教授分析，像是意法半导体所提供给Tesla的碳化矽功率元件与Wolfspeed就是采用VDMOSFET架构，ROHM则是UMOSFET结构，也就是业界所常听到的沟槽式结构，而Infenion同样也是采用UMOSFET结构，但由于Infineon的巧思，采取不对称的设计，可以大幅降低寄生电容，以目前市场所看到的产品中，认为Infineon的性能最为优异。

不过，崔秉钺教授话锋一转，也指出过去功率模块的设计是采取SBD(二极管)与MOSFET元件，两者采取离散式设计的方式得以完成整个功率模块的设计，但Toshiba已经成功将两种元件整合在单一芯片上，这应该也是目前市场唯一商品化的产品，主要是采用VDMOSFET，若采取与SBD整合的话，VDMOSFET是相对适合的，而且能省去不少系统面积，效率也能有所提升。

富士康科技集团半导体研究所组长萧逸楷则是电动车系统的角度出发，谈及碳化矽元件在电动车所带来的效益。他以功率系统22KW为例，单以系统效率来看，碳化矽元件与矽元件相较下，前者高出2%，一年就能省下32美元的成本，这主要来自节能减碳所带来的效果所致。萧逸楷谈到，富士康十分乐见如汉民这样的领导厂商在技术上不断推进，让碳化矽元件品质提升的情况下，对于整体电动车产业的发展将能带来实质上的帮助。