中國臺灣發(fā)力碳化硅：目標(biāo)2025年實(shí)現(xiàn)8英寸晶圓及設(shè)備自給自足

化合物半導(dǎo)體是半導(dǎo)體未來發(fā)展趨勢，5G、人工智能（AI）的芯片均有相關(guān)應(yīng)用。近年來，中國臺灣扶植多項(xiàng)化合物半導(dǎo)體計(jì)劃，其中在設(shè)備方面，希望2025年之前達(dá)成兩大目標(biāo)：一是8吋碳化硅（SiC）長晶及磊晶設(shè)備自主、8吋SiC晶圓制程關(guān)鍵設(shè)備與材料源自主；二是以策略聯(lián)盟的方式合資設(shè)立化合物半導(dǎo)體公司，以求在該領(lǐng)域占有一席之地。

半導(dǎo)體為所有ICT系統(tǒng)應(yīng)用的核心，不過臺灣在化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，主要為SiC晶圓皆為海外大廠掌控，因此經(jīng)濟(jì)部鎖定6吋、8吋SiC晶圓長晶爐、氮化鎵（GaN）金屬氧化物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）等關(guān)鍵缺口設(shè)備，另建立SiC晶圓國產(chǎn)供應(yīng)能力，避免產(chǎn)業(yè)發(fā)展受國外晶圓供應(yīng)的牽制。

根據(jù)臺灣機(jī)構(gòu)的分析，GaN同時(shí)具備了高頻與高功率之優(yōu)秀特性，在較低頻之厘米波高功率（基地站）市場上已逐漸取代傳統(tǒng)之LDMOSFET，在高頻毫米波（mmWave）應(yīng)用上可取代砷化鎵（GaAs） 。市場趨勢預(yù)測矽基氮化鎵（GaN-on-Si）具備巨大之市場潛力，保守估計(jì)2030年前，GaN-on-Si市場可望超越碳化矽硅基氮化鎵（GaN-on-SiC），關(guān)鍵在于大尺寸制程技術(shù)之成熟度。

全球化合物半導(dǎo)體的產(chǎn)值有超過5成是由臺灣廠商所創(chuàng)造。不過，臺灣在GaN、SiC半導(dǎo)體材料起步較晚。市場上的GaN功率元件以GaN-on-Si和GaN-on-SiC這2種晶圓進(jìn)行制造，技術(shù)主要掌握在國際少數(shù)廠商手上，例如美國Wolfspeed及日本的羅姆（ROHM）。

相對于GaAs，GaN、SiC材料有更好的散熱性能，可應(yīng)用在基地臺、電動車（EV）、低軌衛(wèi)星、能源、充電站與軌道運(yùn)輸。國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖（ITRS） 提到，應(yīng)用導(dǎo)向的超越莫爾定律（More than Moore）技術(shù)，要提升芯片效能、功能性與價(jià)值，化合物半導(dǎo)體將在此扮演非常關(guān)鍵的角色。

中國臺灣多家晶圓代工業(yè)者早已切入化合物半導(dǎo)體的制造，2023年政府委托法人執(zhí)行中的大型化合物研發(fā)計(jì)劃也超過13件。其中以工研院執(zhí)行的計(jì)劃案數(shù)量最多、金額也最高，其中1項(xiàng)就是要發(fā)展化合物半導(dǎo)體材料自主技術(shù)，建構(gòu)材料在地供應(yīng)鏈，打造高值化的生態(tài)系。

至于目前科會則有「次世代化合物半導(dǎo)體前瞻研發(fā)計(jì)劃」，主要專注于GaN、磷化銦（InP）于超高速的元件技術(shù)開發(fā)；和GaN、SiC、氧化鎵（Ga2O3）及鉆石等寬能隙材料的研究，并開發(fā)GaN及SiC等寬能隙元件，達(dá)成高操作電壓及低導(dǎo)通電阻，以取代Si功率元件。

科會列出的計(jì)劃目標(biāo)包含：關(guān)鍵制程開發(fā)，例如高溫離子布值、寬能隙材料蝕刻、低電阻歐姆接觸等；創(chuàng)新場平板、super junction及edge termination的設(shè)計(jì)制作達(dá)到優(yōu)化電場分布；開發(fā)高壓化合物半導(dǎo)體大尺寸基板及磊晶技術(shù)、元件封裝及熱效應(yīng)優(yōu)化、培養(yǎng)相關(guān)元件設(shè)計(jì)與模型建立能力；可靠度評估分析及元件特性模型化。

研院的中國臺灣半導(dǎo)體研究中心（TSRI）目前也開發(fā)次太赫茲（sub THz）單芯片毫米波IC的制程技術(shù)，探索磊晶、T型閘極晶體管、高散熱封裝及電路驗(yàn)證等各個(gè)面向可能的技術(shù)走向。