次世代的功率半導體,因有助於環保車及工商用機器的高效率化、省能化,各大廠家紛紛參戰。與記憶體不同的是,即使有生產設備,難以模仿的類比技術成為關鍵,市場也被德、美日等大廠所席捲。善於自動化技術(Factory Automation;FA)的日本,以羅姆、三菱電機等為首,富士電機、Sanken電氣也即將於明年投入碳化矽(SiC)市場。另外,羅姆與Sanken電氣也將投入氮化鎵(GaN)市場,以因應各類需求。規模最大的德國英飛凌公司也看好所有的功率半導體需求,擴大投資。預估隨著市場擴大,各家廠商的競爭也愈形激烈。
富士電機將於明年推動蕭特基二極體(SBD)與MOSFET的碳化矽化,耐壓1200V的產品預計將透過口徑150mm的晶圓來量產。目前已經針對特殊產業與客戶提供樣品,且汽車用途的需求則是看漲,為因應明年開始正式發酵的電動車用途的需求,該公司已於2018年投資了200億日圓,提高山梨與松本工廠之產能。汽車用途的碳化矽零件,則針對構造與零件設計做最佳化,封裝型態則以小型化作為其獨特性賣點。一般的打線接合(Wire Bonding)由於設置面積會變大,改採銅製Pin配線,以求小型、低背化與大電流化。據聞已開發出400A等級的輕巧化封裝。
碳化矽半導體需在高溫環境下運作,耐熱性則是必須克服的課題。碳化矽晶片本身雖具有耐熱性,但封裝用樹脂材料則難以應用於200℃以上高溫。日前信越化學工業已開發出玻璃轉移溫度200℃以上的液態封裝材料,這類材料的進化則令人相當可期。
Sanken電氣正在量產耐壓1200V的SiC SBD ,並計畫於2018年內展開SiC MOSFET的量產。應用領域有產業用途之空調變流器、通訊設備、伺服器等。另外在開發中則有給變流器(PCS)、非接觸式供電裝置用的氮化鎵功率半導體。
對於碳化矽模組相當有能力的羅姆也加入氮化鎵戰局,將與加拿大的GaN System合作,開發出適用於產業用機械、車用領域的劃時代產品。