| 基於GaN與SiC材料的新世代功率半導體技術之間的戰火，近期再度升溫，尤其在首款SiC功率半導體商品成功問世後，更讓SiC技術聲勢大漲；面對SiC技術急起直追，已推出低電壓功率產品的GaN陣營亦不甘示弱，正積極朝向更高電壓市場邁進。 | |||||
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| 節能減碳已是現今電子產品開發不可忽略的重要環節。面對市場日益嚴苛的能源效率要求，傳統以矽為材料的功率半導體，正逐漸面臨發展瓶頸，因此，功率半導體製造商紛紛著手布局新的材料技術，而具有比矽更低導通電阻及更高切換速度的氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)，遂成為眾所矚目的焦點，並分別吸引不同廠商投入發展，形成相互對峙的局面(表1)。
產業基礎穩固 GaN功率元件起步早 相較於SiC技術，GaN在發光二極體(LED)與射頻(RF)元件的應用已行之有年，不僅產業鏈較為完整，且相關技術經驗也有助GaN功率元件開發，製造成本也比SiC更有優勢，因此，GaN功率半導體的發展速度相對較快，包括國際整流器(IR)與Efficient Power Conversion(EPC)兩家公司，已率先於2010年推出低電壓GaN功率電晶體。
國際整流器全球業務資深副總裁Adam White(圖1)表示，由於矽材料的功率晶片技術已面臨瓶頸，未來效能突破空間有限，國際整流器自2009年開始投入GaN材料技術研發，並已推出採用GaN開發的低電壓產品，預計2011年年底前將再推出高電壓功率產品，而未來也計畫開發更高階、高轉換效率的功率轉換器整合方案。 據了解，國際整流器公司目前推出的iP2010和iP2011元件系列是為多相位負載點(POL)應用，包括伺服器、路由器、交換機，以及通用POL直流對直流(DC-DC)轉換器所設計，透過覆晶封裝技術整合高度精密的超高速PowIRtune驅動器晶片，與一個多開關單片式GaN功率元件，可比最先進的矽整合式功率級元件擁有更高的效率和超出雙倍的開關頻率。 至於EPC則於今年3月，再度推出第二代強化模式氮化鎵場效電晶體(eGaN FET)，新產品除無鉛、無鹵且整體效能更為提升外，亦符合歐盟電子電機設備中危害物質禁用指令(RoHS)。目前已發布的eGaN FET以符合40伏特與100伏特電壓應用為主，預計今年7月，將推出更多介於40～200伏特的無鉛產品。 值得一提的是，為使GaN功率元件擁有較佳的成本結構，包括國際整流器與EPC兩家公司，均是採用矽基氮化鎵(GaN-on-Silicon)製程技術，如此一來，不僅成本可優於體塊式氮化鎵(Bulk-GaN)，以矽基氮化鎵製成的高電子遷移率電晶體(HEMT)也可比同級的SiC元件便宜50%以上。但即使如此，矽基氮化鎵功率元件價格仍是相似矽功率元件的二至三倍以上。 White不諱言，現今GaN功率元件價格仍比傳統矽材料的功率晶片高，因此估計未來數年內矽材料功率晶片仍是市場主流，惟技術更臻成熟後，GaN功率半導體將是大勢所趨，應用領域也將更廣泛。 根據市場研究機構Yole D憝eloppement於今年3月公布的報告顯示，隨著國際整流器與EPC的產品推出，GaN功率半導體市場已自2010年開始萌芽，並以崩潰電壓(Breakdown Voltage)在200伏特以下的資訊科技和消費性電子市場為應用大宗。預估在MicroGaN、Furukawa、GaN System、Panasonic、Sanken和東芝(Toshiba)等愈來愈多新進者加入，及600伏特與900伏特產品的陸續增加，將使GaN功率半導體市場版圖逐步擴張至工業及汽車市場。 Yole D憝eloppement認為，2012年初將是GaN功率元件市場快速起飛的轉捩點，而整體市場產值將於2013年達到5,000萬美元規模，並於2015年快速激增至3億5,000萬美元，屆時GaN的IC、離散元件和模組產品將各占總產值三分一的比重(圖2)。
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