台灣之Å 世代半導體研發
目前正在開發1Å(
10–10 米 = 0.1奈米)解析度快速掃描穿透電子顯微鏡,能譜
取樣技術於矽半導體應用,與台積電共同合作開發原子級檢測技術,可以檢測到
次奈米(Å)解析度,已達產業「線上」量測所需。此外,也共同合作實現高密度(0.13 Gb/mm2)三維記憶體陣列。值得注意的是,台灣開發與國際同步Intel之2層異質垂直
互補式場效電晶體(Complementary FET, CFET)元件驗證,而CFET優於叉型片電晶體(forksheet transistor),使其成為1nm以下邏輯技術節點的極具吸引力的元件架構。
目前半導體研究開發紛紛偏向於次奈米(sub-nanometer),而次奈米是指尺寸小於1奈米(nm)的物質,具有獨特的物理、化學和生物學特性,對許多領域的發展有重要作用。因此,台灣許多研究機構都用Å 來表達次奈米。[20230427]
羅姆的第四代SiC功率元件供應日立Astemo逆變器,以做車載使用
Rohm的第四代SiC功率半導體,已獲得Hitachi Astemo採用,將搭載於EV使用的逆變器(Inverter)[11]。Rohm由2010年開始發展,至今2022年,已經發展出第四代SiC產品出來。如今Astemo使用在EV上,以提高功率效能,這能帶給台灣什麼啟示呢?除了提早布局,深耕技術外,可能還要注意除了EV外,未來的6G可能是一個很重大的關鍵,因為高頻技術需要化合物半導體的協助才有辦法使用更高、更大的功率。[20221226]
鴻海可否整合台廠第三類半導體跨足B5G/6G 車聯網、衛星?
台廠的第三類半導體整合商機,可否被鴻海所整合呢?鴻海的確有此優勢,鴻海動作頻頻。鴻海近2年內,買下
旺宏6吋廠,
入股盛新,使盛新母公司
廣運投入SiC長晶爐自製上,心無旁騖[10]。鴻海的確看到商機,也想將第三類半導體整合進自家的電動車、衛星市場之中。[20220914]
Tesla引領SiC風潮發展
Tesla率先引用SiC,確實可以加速整個化合物半導體的生態[7],只是為什麼穩定度是問題?會需要客戶買單?穩定度為什麼會是問題?所有產品的通則問題,就是為了求快! 這是不可避免的,當初微軟推出Win95時,就表示推出百分百沒問題的產品是不可能的,只要80%沒問題,後續慢慢修即可,Tesla也是走這路線。天下武功,唯快不破![20220628]
引用[7]
Tesla的SiC MOSFET,回到2017年的時空背景,當時由Tesla要求供應商意法半導體(STM)為其「量身打造」,從設計、封裝的方式,採用的是Discrete(分離式元件)的小模組封裝。小模組封裝最大的優點就是有效率、又好用。
以Tesla的Model 3採三合一電驅動總成的方式,小模組可以更有彈性的搭配該設計,可以很快速因應不同要求的功率解決方案。而缺點就是,每個元件多少都有些微差異性、尤其是呈現出的電性不同,再加上安裝上車後,所處不同位置、面臨的溫度甚至是電流也可能不同,在汽車行駛一段時間後,各元件差異性就會更為明顯。
例如,某元件所處位置相對高溫、出現問題的機率就比其他元件來得高。一個元件出了問題,卻可能連帶影響整車的運作。所以,從Model 3及其他款車陸續推出至今,隨著時間推演,車內的某個小模組可能無法正常控制電流或故障。
值得注意的是,這也可能是當時的競爭對手「早預期可能會發生」的事。因為當時不少車廠更早規劃引入,考量到SiC的料源取得不易、成本高,還有對系統穩定度似仍有不符合預期等問題。
化合物半導體新加入台達電,強化台灣競爭力!
化合物半導體又有新業者台達電投入,台達電看到契機進而提早布局,透過成立子公司碇基半導體掌握上游設計脈動,結合本身功率技術優勢[6],這是明智選擇!
化合物半導體可以說是台灣立於不敗之地,台灣本身長期以來的半導體優勢,應該竭盡所能地大舉投入化合物半導體技術開發,如此才能以此為基礎,幫助在台灣的資通訊各領域發展![20220624]
化合物半導體勾起往日電子學的回憶
目前半導體研究已進化成第三代化合物半導體,由第一代的
矽,到第二代的
砷化鎵(GaAs)/
磷化銦(InP),演進到第三代,以
氮化鎵(GaN)及
碳化矽(SiC)為主的化合物半導體!
想起以前上半導體製程及電子學的課程,那些往事回憶又一一浮現!這是一個台灣立足全世界的產業,我們有半導體上中下游高整合的產業,我們需要好好利用這優勢向外為擴充!但是該怎麼擴充呢?[20220520/20220427]
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台灣以目標2030年臺灣矽製程必須要突破1奈米為前提,提出三大前瞻計畫!
1. 矽基半導體領域:推動「Å世代半導體計畫」(110-114年),加速12吋前段關鍵設備、三維晶片(3D IC)封裝設備通過終端廠驗證,同時補助管制材料自主,開發高速、低功耗之運算元件,應用於電腦、手機、汽車等。
2. 化合物半導體領域:推動「化合物半導體計畫」(111-114年),串聯半導體產業鏈上下游節點,規劃加速8吋關鍵製程設備開發,推動SiC(碳化矽,為第3代半導體材料)粉體、8吋SiC晶圓自主,並鎖定高功率元件應用於電動車(摩托車、電動巴士)、綠能(風電),及高頻元件應用通訊(5G/6G)、低軌衛星。
3. 量子領域:推動「量子科研計畫」(111-114年),聚焦量子運算、量子通訊,發展矽基技術,以因應10年後的運算需求、進而擴大臺灣半導體產業未來發展空間。
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針對這些領域都是相當有前瞻發展的機會,也可以作為台灣6G的一項利基點!
化合物半導體的創新應用已成為未來半導體產業重要的成長契機,特別是以氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)為首的寬能隙材料,由於具備高頻、耐高溫、耐高壓與可實現更高功率密度等優異特性,可滿足全球5G/6G高頻通訊、汽車電氣化革命,及淨零碳排等趨勢發展需求,因而吸引各國業者競相投入。
寬能隙(WBG)元件 (亦稱為第三代半導體)—氮化鎵 (GaN)、碳化矽(SiC)等,由於具備
高電子遷移率和高功率轉換效率、高擊穿電壓…等特性,因此相當適用於包括行動通訊設備如5G基地台、電動車、工業4.0、再生能源等對高壓電源架構需求高的應用。不過,寬能隙半導體雖然具備比矽元件更好的優勢,但其在半導體製程相關技術,以及應用設計方面難度較高,也導致業者對於這些新興複合材料所打造的寬能隙半導體元件有所卻步。
聯家軍的第三代半導體與6G發展
聯家軍開始布局於第三代半導體,這是明智的決定!不過6吋還是8吋發展,誰勝誰優還得研究比較,不過聯電策略是8吋第三代半導體! 另一方面我們護國神山台積電呢?有無動做呢?[20220509]
看到SiC的新聞[2],台灣的業者需要密切注意6G發展趨勢! 化合物半導體對於整個產業有很大的幫助並且受益於電動車的拉動使SiC在2021年成長57%,不過六大供應商都不是我們台灣[3]!20220429
化合物半導體氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)優點整理: