关于SiC和GaN的一些技术比较

电动车与再生能源越来越受到重视，也为聚焦于中功率、高功率的碳化硅（SiC）创造大量需求。然而，当碳化硅乘着节能减碳的浪潮，一跃成为功率电子的当红炸子鸡之际，在中、低功率应用具备优势的氮化镓（GaN）也紧追在后。研究机构预期，碳化硅与氮化镓将自2020年起，在中功率市场产生竞争关系。

台达电技术长暨总经理张育铭表示，以前电力电子的厂商其实不多，不过近期随着碳化硅、氮化镓的半导体元件越来越多，这部分的市场是值得期待的。另外，若以功率设备来看，传统的火力发电、核能发电所用的电力电子比较少，不过新兴再生能源就不同了，风力电发电中的电力转换器扮演相当重要的角色，而太阳能发电的光伏逆变器（PV Inverter），所占比重也很重。

谈到目前碳化硅晶圆的市场情形，Epiworld总经理冯淦表示，现今应用最为广泛的是4吋晶圆，而6吋的市场需求量也越来越高，不过从4吋到6吋的转变并没有预期的快，虽然6吋的价格成本更有优势，但主要问题在于6吋碳化硅的外延材料品质，还无法达到一定水准。他认为，在2～3年内，4吋的商机仍是可期的。

在车用功率半导体导入碳化硅方面，丰田专案总经理滨田公守表示，为达成「丰田环境挑战2050」的目标，丰田积极发展下世代车用功率半导体。近年来丰田开始尝试在电动车中导入碳化硅MOSFET、碳化硅JBS二极体，并于2015年2月开始进行实车路测。测试结果发现，碳化硅元件可改善能源效率的关键技术，其表现明显胜过于硅元件。

滨田进一步分析，采用碳化硅的电源控制系统中具备更高频率的控制，且功率模组、线圈、电容器的尺寸也明显缩小。不过同时他也表示，未来并不排除采用氮化镓作为提升燃料效率的功率半导体。

Yole Developpement功率电子暨化合物半导体事业单位经理Pierric Gueguen认为，碳化硅主要适用于600V以上的高功率应用，氮化镓则适用于200～600V中功率应用。不过根据Yole的预测，到了2020年，氮化镓将进一步往600～900V发展，届时势必会开始与碳化硅产生竞争关系。

由于氮化镓锁定中低功率应用，其应用市场规模要大于中高功率，因此Yole预估，氮化镓元件2015年～2021年的成长率将达83%，其中电源供应器（Power Supply）将占相当大的一部份，近六成左右，而碳化硅同期的成长则相对缓慢，成长率约在21%左右。

关于SiC和GaN的一些技术比较

相较于SiC已发展十多年了，GaN功率元件是个后进者，它是一种拥有类似于SiC性能优势的宽能隙材料，但拥有更大的成本控制潜力，尤其是高功率的硅基GaN由于具有更大输出功率与更快作业频率，已被看好可取代硅元件成为下一世代的功率元件。近年来全球对于都市基础建设、新能源、节能环保等方面的政策支持，扩大对于SiC/GaN等高性能功率元件的需求，将进一步促进SiC/GaN功率元件的发展。

根据IHS IMS Research的报告显示，在未来十年，受到电源、太阳光电（PV）逆变器以及工业马达的需求驱动，新兴的SiC和GaN功率半导体市场将以18%的速度稳步成长，预计在2022年以前，SiC和GaN功率元件的全球销售额将从2012年的1.43亿美元大幅增加到28亿美元。