- 發布日期：2018年10月31日
- 新聞作者予刊登媒體：CTIMES
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碳化矽（SiC）基材的元件性能優勢十分的顯著，然而，這些優勢卻始終未能轉換成市場規模，讓這個問世已十多年的高性能元件一直束之高閣。主要的原因就出在碳化矽晶圓的製造和產能的不順暢。
由於物理的特性，因此在生產上勢必要在高溫與高壓的條件下才能生產，一般而言，需要在2000°C以上高溫（矽晶僅需在1500°C），以及350MPa以上才能達成。若透過添加一些特殊的助燒劑，或者氣體沉積的方式，則可使碳化矽燒成溫度降到2000°C左右，且在常壓就能進行。
而目前已在使用的長晶技術則包含高溫化學氣象沉積法（HTCVD），與高溫昇華法（HTCVT）兩種。
以目前良率最高的HTCVD法為例，它是以攝氏1500至2500度的高溫下，導入高純度的矽烷（silane；SiH4）、乙烷（ethane）或丙烷（propane），或氫氣（H2）等氣體，在生長腔內進行反應，先在高溫區形成碳化矽前驅物，再經由氣體帶動進入低溫區的籽晶端前沉積形成單晶。
然而，HTCVD技術必須精準的控制各區的溫度、各種氣體的流量、以及生長腔內的壓力，才有辦法得到品質精純的晶體。因此在產量與品質上仍是待突破的瓶頸。
碳化矽晶圓，光長晶的時間，就約需要7至10天，而且生成的高度可能只有幾吋而已（矽晶棒可達1至2米以上），再加上後續的加工製程也因為硬度的影響而相對困難，因此其產能十分有限，品質也不穩定。晶圓短缺與設計經驗不足 影響碳化矽終端晶片發展
然而，最近這五年，碳化矽又開始受到重視，主要就是在電動車這類需要高功率元件的應用陸續浮出檯面，讓人們意識到碳化矽元件在耐高壓方面的優勢。
目前全球僅約有三、四家業者（Cree、Norstel、新日鐵住金等）能提供穩定的產量。中國雖然已著手自產，但在品質方面尚未能趕上美日，因此全球的產能仍十分有限，目前市場也仍是處於短缺的狀況。這也說明了現今整個碳化矽半導體產業的情況，不僅上游晶圓的價格無法鬆動，連帶終端晶片的價格也難以讓多數業者接受。
另一個發展限制，則是由於絕大多數的晶片工程師只熟悉矽元件的晶片開發，但對於碳化矽元件的性能與用途，其實不怎麼清楚，也因為有這樣的知識上的落差，造成碳化矽元件在發展上更加緩慢。
雖然碳化矽的發展仍十分緩慢，但其優異的性能優勢，依然是吸引了部分的業者持續深耕，中國便是其中最主要的投入者，甚至將之列為重點國家政策之一。
目前中國已組成中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟（中寬聯），並接受中國工信部的委託，積極推行《寬禁帶功率半導體標準》，其中《功率器件用碳化矽同質晶圓》標準是便是中寬聯主推的9項標準之一。
市調單位同樣也看好碳化矽的未來發展，根據TrendForce旗下拓墣產業研究院的預測，2018年全球SiC基板產值將達1.8億美元，而GaN基板產值僅約300萬美元。
不過，SiC材料仍在驗證與導入階段，在現階段車用領域僅應用於賽車上。而看好5G商轉與汽車電子的進一步成長，拓墣產業研究院預期，SiC基板未來五年在通過車廠驗證，以及2020年5G商轉的帶動下，將進入高速成長期。
該機構指出，隨著應用需求的逐步成長，供應鏈已漸漸發展出晶圓代工模式，以提供客戶SiC及GaN的代工業務服務，改變過去僅由Cree、Infineon、Qorvo等整合元件大廠供應的狀況。
2023年 碳化矽元件的應用與品質才能成熟
但對於碳化矽市場的發展時程，目前碳化矽在台灣的發展仍是比較慢，投入與採用的業者都不多，因此仍待時間觀察。至於晶圓材料產能的問題，還需要三年才能改善基板短缺情況，而生產的質量則仍需五年才能改善。而在終端的應用上，則需到2022年左右才會有更多的應用出現。
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