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〈觀察〉美商務部納出口管制 第四代半導體氧化鎵躍上檯面

鉅亨網記者林薏茹 台北
矽晶圓示意圖。(圖:AFP)
矽晶圓示意圖。(圖:AFP)

就在第三代半導體碳化矽 (SiC)、氮化鎵 (GaN) 應用逐漸落地之際,美國商務部 12 日針對製造先進晶片技術,擴大出口管制措施,其中被視為第四代半導體的新一代超寬能隙材料氧化鎵 (Ga2O3) 技術也囊括在內,隨著美國政府加強相關技術管制,氧化鎵可望浮上檯面、成為下波市場矚目焦點。

美國商務部此次強化出口管制措施中的「新興與基礎技術」,囊括氧化鎵、鑽石相關新一代半導體材料技術,商務部指出,氧化鎵或鑽石可讓半導體在更嚴苛的條件下工作,如電壓、溫度更高的環境,運用這些材料生產的裝置,能顯著增強軍事潛力。

碳化矽與氮化鎵為寬能隙半導體,可應用在高功率元件與系統上,在大電力與高頻元件上擁有優勢,在各大廠商相繼加入搶食商機下,近來市場規模逐步放大,陸續應用在電動車等新能源車、太陽能與風電等再生能源、5G 通訊及軌道交通等領域。

而氧化鎵則是超寬能隙半導體,具備高崩潰電壓,使其具有高電壓的使用特性優勢,在超高功率元件應用上極具潛力,可應用在更大的電力充電系統與電網供應系統,終端應用包括光感、氣體感測器、電動車、電力系統及風電機渦輪等。

從製程來看,氧化鎵基板製作比碳化矽與氮化鎵更容易,且電力損耗僅為矽的約 3400 分之 1、碳化矽的約 10 分之 1,成本也比碳化矽等更低。若純電動車馬達驅動用電源採氧化鎵製造的功率半導體,就算電池容量相同,也能達到更長的行駛距離。

目前日本在氧化鎵領域技術領先全球,新創公司 Novel Crystal(NCT) 去年 6 月宣布量產 4 吋氧化鎵晶圓,今年 3 月也與日本酸素控股旗下的大陽日酸、東京農工大學,共同完成 6 吋氧化鎵晶圓成膜,可望大幅縮減生產成本,NCT 並預估,6 吋氧化鎵晶圓成本可望降至碳化矽功率半導體的三分之一。此外,中國也積極發展,已將氧化鎵列入「十四五重點研發計劃」。

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