寬能隙半導體單晶市場現狀與展望(下)

 

刊登日期:2022/5/11
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范淑櫻編譯
 
近年來,由於功率半導體市場的成長,昭和電工的磊晶晶圓產量逐年增加。具體數字雖不明確,但推估近期成長率以每年20~30%的速度變化。由於車載應用需求將有大幅增長,預期昭和電工的SiC磊晶晶圓事業規模亦將隨之擴大。
 
此外,昭和電工與德國英飛凌科技(Infineon Technologies)於2021年5月締結了銷售與共同開發契約。儘管英飛凌本身即是以磊晶成長技術為主流,但仍決定購買昭和電工的磊晶晶圓,完全因為昭和電工的磊晶成長技術非常優異,英飛凌也認同此技術之下的製品為高品質晶圓,並企圖利用高品質製品實現提高元件製程良率的最終目標。由於獲得多家客戶採用昭和電工自製6吋SiC單晶晶圓製成的SiC磊晶晶圓,因此於2022年3月發表已展開6吋SiC單晶晶圓的量產,以因應旺盛的需求。
 
Adamant Namiki Precision Jewel多年來經營工業寶石零件、光通信零件、直流無芯電機、醫療設備等各種材料、設備的製造銷售事業,且同時已展開鑽石晶圓「KENZAN Diamond」的供應,為世界提供最頂級的功率半導體材料。「KENZAN Diamond」係以透過讓鑽石在藍寶石上異質磊晶生長並從基板上剝離之獨家製法製成。
 
目前KENZAN Diamond可提供的最大尺寸為20 mm2,研發等級則已實現2 inch2大小的晶體生長。雖然仍有應力無法完全消除、因材料特性而研磨較困難等製品大尺寸化的課題有待解決,但目前已有初步解決方案,預期在數年內將能開始銷售,且在推出2吋圓形製品後的2~3年內,售價可望落在合理價格區間。此外,KENZAN Diamond雖是採用異質磊晶成長(Heteroepitaxial Growth)的方式,但結晶品質已提高至與同質磊晶成長(Homoepitaxial Growth)的單晶同等水準。
 
另一方面,Adamant Namiki Precision Jewel與佐賀大學合作,在2021年4月製造了基於新運作原理的次世代功率半導體鑽石元件,並確認具有世界最高水準之輸出電壓與功率。應用KENZAN Diamond製成之電子設備可望活用於各類用途,但在特殊領域的應用亦備受矚目。例如,SiC等半導體可適用於車載之類的用途,但無法因應嚴苛環境下運作之人工衛星、巨大雷達等用途,而鑽石元件即可望取代使用真空管的情境。雖然使用的數量極少,但鑽石元件的價值將能在極高規格的應用中體現。此外,亦可望應用於6G相關高功率、高頻元件或量子運算等用途,加速基板開發的進程。
 
照明設備製造商Stanley Electric從事深紫外線LED與紫外線除菌製品「AℓNUV」的開發、銷售,並已於2020年6月開始量產深紫外線LED。除菌的對象主要分為空氣/表面與水兩大項,其策略是利用265 nm波長的優越性發揮除菌力。目前紫外線除菌產品陣容包括紫外線除菌箱(AℓNUV_Pure)、儲水用UV-C LED設備(AℓNUV_Aqua)、流水用UV-C LED反應器(AℓNUV_Aqua)、車載UV-C LED模組(AℓNUV_Light)及空氣除菌脫臭機(AℓNUV_Air)等項目。使用的LED採用覆晶(Flip Chip)接合形式,波長265 nm,輸出功率50 mW。另有6/12/30 mW的低輸出型與200 mW的高輸出型將在近期量產,以滿足廣泛的市場需求。
 
Stanley Electric的產品特徵在於透過元件結構的最佳化與獨特的光提取奈米構造,實現了高效率殺菌之265 nm波長、世界最高水準的高輸出特性及長壽命化。基本上,Stanley Electric是透過氫化物氣相磊晶法(HVPE)在氮化鋁(AlN)晶圓上進行同質磊晶成長形成薄膜以達到LED元件化。
此外,Stanley Electric的深紫外線LED確認對於新冠肺炎病毒具有去活性化之效果,其評估測試結果獲發表於學會期刊,且被視為可取代傳統水銀燈,具有與水銀燈相當且優於其他波長LED的性能---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 

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