碳化矽(SiC)作為第三代半導體材料,被視為電動車、6G通訊、國防、航空航太、綠色能源發展不可或缺的戰略資源。國立中山大學晶體研究中心成為台灣首個成功培育6吋導電性(n型)4H碳化矽單晶的學術機構。所有關鍵技術、設備設計和組裝均為台灣製造 (MIT),消除了對外國製造商的依賴。該晶體具有生長速度更快、重複性更高的特點,技術轉移將有助於升級台灣產業並增強市場競爭力。
中山大學材料與光電科學系國際事務處處長周明奇教授指出,台灣雖然在全球半導體產業中處於領先地位,但由於缺乏成熟的碳化矽晶體生長技術,限制了台灣在高功率組件、電動車及低軌道衛星方面的進步。
周教授表示,中山大學團隊在碳化矽晶體生長方面取得關鍵突破,計畫將此技術轉移,以高水準的策略知識強化台灣的半導體供應鏈。第一階段將向長期產業夥伴轉移,利用科學研究成果助推產業升級。
碳化矽因其優異的散熱性能,在高壓和高功率應用中表現出色,但其生產極具挑戰性,需要大量時間和經驗。周教授透露,中山大學已成功培育出6吋導電n型4H碳化矽單晶,中心厚度為19毫米,邊緣厚度約14毫米。生長速度已達每小時370μm,為國內任何研究機構或大學所無法比擬,標誌著第三代半導體技術取得重大進展。
周教授強調,晶體生長爐、材料儲存坩堝、熱場設計、生長參數、晶體缺陷檢測等所有關鍵技術和設備均完全在國內開發和組裝。這種不受國外製造商影響的模式建立了一個完全整合的供應鏈生態系統,將學術研究與工業製造聯繫起來,同時降低了研發和生產成本。
目前,4吋和6吋SiC晶圓佔據市場主導地位,並且正在轉向8吋。展望未來,周教授指出,中山大學團隊正在積極開發 8 英吋導電(n 型)4H SiC 晶體生長設備。今年團隊將持續推動碳化矽核心生長技術,並開發半絕緣碳化矽(SI-SiC)的高真空環境,確保台灣在材料、製程與設備的自主能力。
對於特斯拉近日宣布減少使用SiC晶片,周教授澄清道,特斯拉聲明中明確高溫組件將繼續使用SiC,低溫組件將使用矽,兩者將分開封裝。他強調,每種材料的獨特性能都需要多年的驗證,而替代現有材料則涉及多種考慮。因此,SiC 仍然是一種重要材料,電動車和充電站對其需求強勁。