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06-17
随着5G、电动汽车等应用的兴起，业界对高频、低损耗特性的需求日益增加。
在此背景下，性能优异的宽禁带半导体材料成为备受业界关注的后起之秀。
汽车和射频通信领域对高频、高压或高温元件的需求逐年增加。
碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽带隙半导体正在与传统硅材料结合使用，因为它们可以在更高的频率、电压和温度环境下工作，同时损耗更少的功率，为相关产业的发展。
文茂半导体首席策略官、SEMI台电及化合物半导体委员会主席李宗宏（图一）表示，化合物半导体的发展已经经历了一段时间，今年年初将是一个时间点无论是电力电子元件还是光通信元件，都会发生持续爆炸。
、光传输、传感和微波通信等应用，对化合物半导体的需求只会增加，以实现快速传输并给生活带来更多便利。
（图一）文茂半导体策略长/SEMI台湾功率及化合物半导体委员会主席李宗宏指出，电力电子元件、光通讯元件、光传输、传感及微波通讯等应用领域对化合物半导体的需求将会增加。
不少。
中科院材料与光电子研究所所长、高功率元件应用研发联盟代表、SEMI台湾功率与化合物半导体委员会副主任委员程义成（图2）（图2），呼应电子时代的应用追求高功率、高温和高频应用。
例如，在电动汽车、5G/6G通信甚至新能源的发展中，现有的半导体技术已经无法应对未来的发展应用，因此GaN、SiC等化合物半导体的作用变得越来越重要。
为了加速高功率组件的发展，除了整合垂直应用领域外，还应加强产官学界的合作，开展联合研发项目，为台湾产业找到有利可图的技术发展方向。
（图2）中科院材料与光电子研究所所长、高功率元件应用研发联盟代表、SEMI台湾功率与化合物半导体委员会副主任委员程义成认为，现有半导体技术已经无法应对未来的应用，化合物半导体的作用将会越来越大。
变得更加重要。
电动汽车带动SiC需求腾飞，GaN抢占中低功率市场。
从电动汽车市场来看，全球电动汽车市场50%来自中国市场。
政府的大力推动和节能减碳需求的不断增加，促使国内外汽车制造商大力投资电动汽车。
最活跃的制造商包括吉利集团和比亚迪。
万邦新能源集团高级副总裁、SEMI台电及化合物半导体委员会名誉会长张玉明（图3）表示，电动汽车市场的蓬勃发展也带动了相关半导体产业链的腾飞，特别是具有高耐压电场和高饱和电子速度，以及高散热系数的宽禁带功率元件。
继特斯拉之后，越来越多的制造商将SiC引入汽车或充电站应用中。
SiC可以提高整体效率并缩小供电系统的尺寸，从而更容易普及和建设充电站。
目前，大多数KW应用已经开始采用SiC技术。
例如保时捷快充就采用了SiC技术。
（图3）随着电动汽车市场的蓬勃发展，万邦新能源集团高级副总裁/SEMI台电及化合物半导体委员会名誉会长张玉明对相关半导体产业链的腾飞持乐观态度。
Yole Développement 电源和无线部门总监 Claire Troadec（图 4）表示，不同电源组件的使用分布与应用频率有关。
基本上，GaN和硅技术的应用频率是重叠的，但GaN的理想应用频率是在高频，并且可以比硅在更高的频率下工作。
但由于成本因素，MOSFET在低频领域仍是首选。
另一方面，SiC 正在进入需要高效系统的高功率市场。
（图4）Yole Développement电源和无线部门总监Claire Troadec认为，SiC正在进入需要高效率系统的高功率市场。
应用材料公司技术总监何文斌（图5）分析说，汽车行业对可靠性的要求非常高，尤其是汽车本身。
SiC是汽车行业新兴的零部件技术，需要一段时间来证明其可靠性。
安全可靠。
因此，SiC基本上会从充电站开始，通过充电站的建立来提供可靠性数据。
数据越多，可靠性设计基础就越扎实。
目前，可以看到SiC已经在汽车上得到应用。
充电器（车载充电器，OBC）。
（图5）鉴于汽车行业对可靠性的高要求，应用材料公司技术总监何文斌分析，SiC将从充电站开始，可以通过充电站建立可靠性数据。
意法半导体（ST）战略营销、创新及关键项目经理Filippo Di Giovanni（图6）表示，SiC技术的升级速度远快于市场预期，从汽车牵引逆变器（Traction Inverter）、DC/DC转换器在OBC和太阳能不间断电源系统（UPS）、储能和PUS等工业应用中，总体设计成本降低了高达20%。
（图6）意法半导体（ST）战略营销、创新和关键项目经理Filippo Di Giovanni对SiC技术的升级速度持积极态度。
除了SiC之外，EPC全球销售和营销高级副总裁Nick Cataldo（图7）表示，与硅相比，GaN更快、更小、更高效、更便宜且更容易集成。
，可广泛应用于新兴物联网设备、医疗诊断和植入设备、LiDAR（用于自动驾驶汽车、AR和无人机）、无线充电和计算机计算相关领域（如云计算、AI和深度学习等） ）。
值得一提的是，除了外延外，所有W以下的GaN工艺都可以使用标准硅设备。
（图7）EPC全球销售和营销高级副总裁Nick Cataldo提出，GaN具有小尺寸、高效率、低成本等优势，可广泛应用于物联网设备、医疗诊断等领域。
5G带来四项高要求，成为化合物半导体发展的又一推动力。
除功率元件外，无线通信一直是化合物半导体最重要的应用市场。
因此，随着无线通信迈向5G，SiC、GaN等化合物半导体也将蒙启利。
文茂半导体副总裁黄志文（图8）表示，过去台积电曾表示物联网是驱动半导体技术的关键应用，但从化合物半导体厂商的角度来看，文茂认为5G将是一项重要技术推动化合物半导体的未来发展。
而5G也在研发中。
在过去的4G时代，低频对封装技术的要求并不高。
然而，由于5G需要高频、高线性、高效率、高集成度，芯片尺寸成为关键问题。
为此，该公司提供功率放大器（PA）与低噪声放大器（LNA）的集成解决方案，以满足5G应用的需求。
对于5G通信技术中使用的化合物半导体的发展现状，Yole Développement电源和无线部门总监Troadec在分享中也提到，2015年至2020年期间，5G将需要更多的基站收发站（BTS）和串行中心磷化铟（InP）技术的分布式单元的光通信连接比以往任何时候都更好，复合年增长率为16%；而GaAs RF用于功率放大器，可提供优异的稳定性和小尺寸，年复合增长率为16%。
年均增长率2%； GaN RF SiC多用于军事领域，尤其是5G应用，复合年增长率为13%。
（图8）文茂半导体副总裁黄志文认为，5G对高频、高线性、高效率、高集成度的需求，使得芯片的尺寸成为竞争的关键。
总体来看，5G发展正如火如荼地进行。
今年5G商用手机已经推出，5G基础设施正在马不停蹄地部署。
5G技术的引入给手机带来了范式转变。
未来，手机将不再只是个人交通工具。
通过连接物联网，它们将成为人与环境相互传递信息的移动窗口，为生活带来更高品质。
方便。
新的烧结蚀刻技术有一个解决方案，可以满足高可靠性要求。
从封装工艺设计的角度来看，ASM Pacific技术副总裁Eric Kuah（图9）表示，银烧结技术可以减少封装过程中的负载和元件退化。
问题，可用于测试车辆电气化中的封装电源模块。
对于烧结过程来说，只有当温度、时间和压力控制达到最佳平衡点时，才能获得最佳的烧结效果。
因此，要确保所有材料都很好地烧结到剩余的封装中，或者减少烧结后封装上的氧化物。
、降低制造成本，都是使用烧结技术时需要考虑的解决方案。
（图9）ASM Pacific技术副总裁Eric Kuah从封装工艺设计角度分析：银烧结技术可以减少封装过程中的负载和元件退化问题，适合测试汽车电动化中的封装功率模块。
至于刻蚀工艺，SPTS产品经理Richard Barnett（图10）表示，SiC晶圆既可用于功率元件领域，也可用于大功率射频元件领域，所采用的刻蚀工艺有些不同。
功率元件只需要正面蚀刻，即浅蚀刻。
蚀刻速度快，无需担心蚀刻过程中损坏元件。
高功率射频技术需要正面刻蚀和背面刻蚀。
正面采用浅蚀刻，但蚀刻速度会减慢，因为可能会损坏元件；至于背面，则需要进行深蚀刻，并且由于无需担心损坏元件，因此可以提高蚀刻速度。
（图10）SPTS产品经理Richard Barnett从刻蚀工艺角度提醒：SiC晶圆既可用于功率元件领域，也可用于大功率射频元件领域，但各有其需要注意的问题。
但由于SiC功率器件从平面结构向沟槽结构转变的趋势不断上升，未来刻蚀设备在该领域将有很大的发展机会。
然而，在SiC晶圆上蚀刻沟槽需要深度控制技术。
目前业界有两种方法，即白光干涉和激光干涉，但每种方法都有各自适合的应用场景和局限性。
降低生产成本和过程控制仍然是不可避免的。
虽然化合物半导体未来应用发展潜力巨大，但不可否认的是，目前SiC、GaN材料的成本仍远高于硅材料，这使得半导体厂商必须在制程上投入更多的努力和资源。
控制以降低生产成本并满足客户要求。
KLA亚洲产品营销经理周发野（图11）指出，过程控制本质上是一种数据分析，其前端分为检验、评审和计量。
在这三个部分中，通过在每个工艺步骤中收集更多的数据，可以及早发现缺陷并采取相应的控制措施。
（图11）科LA亚洲产品营销经理周发野指出，过程控制分为三个部分：检查、评审和测量。
通过收集每个步骤的数据，可以及早发现缺陷并采取相应的控制方法。
除了防止有缺陷的部件流入后续工艺步骤而浪费时间和资源之外，过程控制还可以帮助提高生产良率和生产率，并降低生产成本。
一般来说，先进工艺更讲究工艺控制，因为任何细小的缺陷都会导致采用先进工艺的晶圆失效，而工艺控制对于缩短新工艺的良率提升曲线可以带来相当明显的好处。
相比之下，成熟工艺的良率非常稳定，因此对于采用成熟工艺的晶圆来说，往往更容易忽视工艺控制的重要性。
但由于SiC、GaN等材料具有与硅材料不同的特性，且单价可以是硅材料的几倍甚至几十倍，因此引入工艺控制所获得的经济效益将比过去更加明显。
今年展会期间还规划了全新的创新展区“化合物半导体创新应用馆”，聚焦把握化合物半导体关键技术和趋势的四大主题：“3D传感”、“激光雷达”、 “动力总成”和“电动汽车充电解决方案”，以及文茂、IQE、汉雷、摩斯硅、嘉晶、GaN Systems、台达电子、硝子科技和工业研究院等代表厂商将参展。
现场还将展示宝马i3s和i8 Coupe，让参与者亲身体验化合物半导体发展所实现的未来技术！此外，SEMI功率与化合物半导体委员会继续通过定期会议和技术研讨会聚集跨领域的行业专家，共同探讨行业面临的共同挑战的解决方案，加速行业??的发展。
更多电力及光电半导体相关活动，请访问SEMI官方网站。
（图12）从左至右：KLA亚洲区产品营销经理周Faye、Yole Développement电源与无线部门总监Claire Troadec、Applied Materials技术总监何文斌、ASM Pacific技术副总裁Eric Kuah汉磊科技总经理/SEMI台湾地区功率与化合物半导体委员会副会长庄元琪、文茂半导体首席策略官/SEMI台湾地区功率与化合物半导体委员会主席李宗宏、万邦新能源集团/SEMI台湾地区高级副总裁功率 张玉明，化合物半导体委员会名誉主席，Filippo Di Giovanni，意法半导体（ST）战略营销、创新及重点项目经理、中科院材料与光电子研究所所长/高功率元件代表应用研发联盟/SEMI台湾功率与化合物半导体委员会副理事长程一成、联盈光电首席技术官/SEMI台湾功率与化合物半导体委员会副理事长林家福、EPC全球销售与营销高级副总裁Nick Cataldo。
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