范淑櫻編譯
近年來，寬能隙(Wide Band Gap; WBG)先進材料積極導入電動車、5G、物聯網、衛星通訊及軍事等應用領域，其未來在汽車電子、再生能源、國防與航太等應用的重要性已不言可喻。根據日本矢野經濟研究所的調查顯示，在市場動向方面，目前寬能隙半導體單晶(SiC、GaN、Ga2O3、AlN、鑽石)以碳化矽(SiC)走在市場前沿，逐步邁入全面成長階段，並預期2023年之後將進入成長爆發期，採用關鍵將會是車載應用。
緊接在SiC之後的氮化鎵(GaN)現階段以LED、LD等照明用途為採用中心，今後則可望在功率元件或高頻用途有非常優異的成長表現。此外，晶圓大尺寸化的課題近來已有改善的趨勢。
另一備受關注的氧化鎵(Ga2O3)也呈現急速成長的跡象。由於成本與性能面的高度潛力，各家廠商正朝向2025年量產的目標加速展開研發，包括晶圓的大尺寸化、蕭特基二極體(Schottky Barrier Diode; SBD)元件試作品等研發主題。
而氮化鋁(AlN)則在深紫外LED用途成為矚目焦點，目前2吋產品已投入市場，且受到新冠肺炎疫情影響，普及程度日益擴大。不過，藍寶石基板類型之深紫外LED的性能已有所提升，預期AIN基礎基板在通用波長領域將有更廣泛的應用。
鑽石擁有寬能隙、極高的崩潰電場、載子遷移率及優良的熱性質，被視為功率與頻率元件最理想的半導體材料。目前2英吋產品預期將啟動量產，前景看好，且相關元件化研究亦帶動市場成長。
而在寬能隙半導體單晶供應動態方面，因市場化面向的差異，各材料投入市場的進程有所不同。SiC主流的6吋晶圓邁入正式普及，8吋量產計劃亦已公佈，今後SiC的急速成長指日可待。
GaN方面，高品質2吋晶圓趨於普及，為推動高品質4吋的量產普及，相關實證實驗亦已展開，且各家供應商均已表明增產計畫，GaN半導體繼SiC之後，將成為供應商積極發展的目標。
Ga2O3可使用液相晶體成長法的特性促使其市場前景樂觀可期，目前4吋晶圓已投入市場，以6吋為目標的設備開發也在急速推進中。
現階段2吋AlN已投入市場，雖然4吋化的發展受到極大關注，但現階段以在公共衛生與消毒領域因應新冠肺炎所需的各種服務與解決方案為當務之急。
由日本企業帶動市場發展的鑽石材料目前元件生産最低限度所需的2吋晶圓的供應可望落在2023年左右，元件製品化則預期還需要再3年以上。
今後寬能隙半導體單晶(SiC、GaN、Ga2O3、AlN、鑽石)市場的數量與金額都將持續成長，推估2021年合計總面積約為11,131,720 cm2，2027年則可望達到56,990,940 cm2，6年間約成長5.1倍，成長主因則是預期氧化鎵在2025年進入量產階段後促成市場急速擴大。
在金額方面，寬能隙半導體單晶市場規模在2021年約為124億1,500萬日圓，預期2027年將會擴大至325億2,300萬日圓。佔有大部分市場的仍為加速發展商業化的SiC與GaN，今後數年此趨勢亦將持續(表一)---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
表一、寬能隙半導體單晶世界市場規模發展預測