HVDC — 高壓直流輸電
GaN-on-Si 與 SiC 寬能隙半導體正為 HVDC 輸電、電動車 800V 平台與再生能源系統的功率電子帶來革命性變革。
概述
高壓直流（HVDC）輸電系統與電動車 800V 平台正推動寬能隙（WBG）半導體材料需求空前高漲，尤其是碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）。SiC MOSFET 已成為 650V 以上功率轉換的主流技術，以更優異的效率、更高的開關頻率與更好的散熱效能取代矽 IGBT。GaN HEMT 以無與倫比的效率與功率密度主導中壓高頻領域。
全球 SiC 基板市場以超過 30% 的年複合成長率增長，主要受電動車普及（車載充電器與牽引逆變器）、再生能源基礎設施（太陽能逆變器、風力發電機轉換器）及工業電源推動。該產業正處於從 6 吋（150mm）過渡至 8 吋（200mm）SiC 晶圓的關鍵轉型期，這有望使每片晶圓的可用晶粒增加 1.8 倍並大幅降低成本。GINECHIP 以 150mm 與 200mm SiC 基板供應支持此一轉型。
關鍵技術特性
SiC MOSFET 技術
4H-SiC 是功率元件的主流多型，具有寬能隙（3.26 eV）、高臨界電場（2.8 MV/cm）與優異的導熱率（4.9 W/cm·K）。這些特性使元件能夠實現超過 1.7 kV 的崩潰電壓與高於 200°C 的工作溫度。
GaN-on-Si HEMT 技術
在矽基板上生長的 GaN HEMT 具備卓越的高頻效能，並具有低導通電阻與快速開關特性。橫向元件結構可將多個功率元件與閘極驅動器單片整合於單一晶片上，降低系統複雜度與成本。
用於 RF 功率的 GaN-on-SiC
GaN-on-SiC 結合了 GaN 的高電子遷移率與 SiC 的優異導熱率，使其成為高功率 RF 應用的理想平台，包括 5G 基地台、雷達系統與衛星通訊。
FZ 高阻值矽
電阻率 >10,000 Ω·cm 的區熔（FZ）矽為 GaN RF HEMT 磊晶提供理想基板，將微波頻率下的基板損耗降至最低。GINECHIP 供應直徑從 100mm 到 200mm 的 FZ 晶圓。
GINECHIP 解決方案
N 型與半絕緣 4H-SiC 及 6H-SiC 基板，直徑為 150mm 與 200mm，微管密度 <1/cm²，電阻率可依您的規格控制。
用於功率 HEMT 製造的 GaN-on-矽磊晶晶圓，具備精確控制的 AlGaN 阻擋層、2DEG 載子濃度，以及適用於高壓運作的緩衝層。
用於 RF 功率應用的 GaN-on-SiC 磊晶晶圓，結合 GaN 的高頻效能與 SiC 基板的散熱優勢。
電阻率 >10,000 Ω·cm 的區熔矽晶圓，適用於 GaN RF HEMT 磊晶及其他需要低基板損耗的高頻應用。
目標應用
SiC 與 GaN 功率元件應用於電動車牽引逆變器與車載充電器、HVDC 輸電系統、太陽能與風力發電逆變器、工業馬達驅動、資料中心電源，以及 5G 基地台功率放大器。該技術也正擴展至需要高電壓、高頻率與高可靠度的航太、國防及醫學影像應用。