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第三代半導體材料逐漸成熟 鎖定資料中心電源管理

  • 何致中

GaN與SiC以其高功率密度特性著稱,鎖定AIoT世代的資料中心、伺服器、充電裝置等電源管理領域。符世旻

AIoT概念全面啟動,也成為COMPUTEX 2019大展中龍頭大廠參展重點,而在未來萬物聯網與 AI 應用的時代,數據儲存及運算需求將大幅增加,對能耗、效率的追求成為相關業者重視課題,儘管傳統矽基礎功率元件有其成熟製程的成本優勢,不過,隨著未來追求更輕薄短小、更高功率密度的需求竄出,全球功率元件大廠都企圖持續擴展第三代半導體材料布局。

據市調機構IHS Markit估計,2026年整體氮化鎵(GaN) 功率元件市場規模將超越10億美元。而電源轉換相關的產品在日常生活中無所不在,各類技術的演進也讓各種輕薄短小的電源轉換產品得以實現。

國際IDM大廠如英飛凌(Infineon)認為,就功率元件材料而言,矽材料的發展已接近其物理極限,市場更加看好寬能隙材料的應用前景,英飛凌力拱氮化鎵功率元件CoolGaNTM e-mode HEMT系列憑藉其高功率密度、同級最佳效率及降低系統成本等優勢,可望有效切入市場,且獲COMPUTEX 2019 BC Award類別獎。

國際IDM大廠包括英飛凌、安森美(On-Semi)、羅姆半導體(ROHM)、意法半導體(STM)等等都持續開拓GaN或碳化矽(SiC)材料功率元件,主因係未來各類功率元件隨著資料中心、新能源車(EV)、工業控制領域對於高功率密度元件需求將持續揚升,眾IDM大廠已經鴨子划水展開全方位布局。

相關業者認為,GaN功率元件兼具高效率及替系統帶來的高功率密度,有助於節能減碳,實現輕薄短小的設計,亦協助客戶降低系統總成本和營運成本,減少資本支出。實際應用層面包括如商用資料中心、伺服器、電信整流器、適配器、充電器和無線充電設施等。