熱傳導-TC 電車襲來┃第三代半導體材料的應用商機

在半導體材料領域中，第一代半導體是以矽（Si）晶圓的生產製造為主，第二代是砷化鎵（GaAs）、磷化銦(InP)，因材料的物理特性已達極限，無法再提升電量、降低熱損、提升速度，因此需朝向其他更能發揮電子傳輸效率與低能耗的材料演進，而具備高能效、低能耗、高熱導率（Thermal Conductivity）的第三代寬能隙（Wide Band Gap，WBG）半導體就在此背景之下因應而生。而目前市場所談的第三代寬能隙半導體指的就是碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）這兩種半導體材料。

第三代半導體材料目前主要有三大應用發展：第一個應用是將氮化鎵材料用來製作5G、高頻通訊的材料（簡稱RF GaN），因應未來通訊會朝向愈高頻發展，傳統的矽晶片已無法完全應用在通訊裝置上，也因此業界推估未來高頻通訊晶片都會以化合物半導體取代現有的矽晶片；而第二個應用是用氮化鎵製造電源轉換器（簡稱Power GaN）。近幾年，使用氮化鎵堆疊在矽基板上的技術（GaN on Si）已十分成熟，這種技術大幅降低化合物半導體的成本，用在生產處理數百伏特的電壓轉換，同時兼顧體積小和省電的特性。這類的電源轉換器目前在市場上已十分普及，已經能將體積壓縮可以放進口袋的大小，許多大廠更積極要將這種技術內建在高階手機和筆電裡；第三個應用則是碳化矽供電晶片（SiC），以SiC來說，結合MOSFET不僅可以做得更薄、能耗更小，且可耐1200V以上的高電壓、大電流等功用，同時SiC 因具有比 Si 接近三倍的導熱率，使得元件體積又可以更小，這些特性使得SiC更能適合應用在電動車、轉換風力發電或大型的電動裝置等相關產業。

近期科邁斯科技也陸續接收到客戶的需求，透過熱傳導係數儀量測第三代半導體SiC的熱傳導係數，Hot Disk熱傳導係數儀具備測試高導熱薄型材料的高熱傳片狀測試模組(Slab Module)，透過量測得到SiC的熱傳導係數約為365.6W/mK，對應文獻數據得以證實量測的準確性。