《產業分析》衝電動車領域 2大化合物半導體產品普及待克服(5-2)

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【時報記者張漢綺台北報導】憑藉優異材料特性，第三代化合物半導體在電動車領域「錢」景看俏，但氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)兩大產品普及仍有許多難關挑戰，包括基板、磊晶製程難度高量產不易，導致價格居高不下且市場供應量不足，及美日歐等國將化合物半導體列為軍事防衛及太空發展的重要材料，甚至成為出口管制的戰略物資，對台廠原料取得造成很大壓力等挑戰，尤其是SiC基板部分，加上SiC高技術門檻也成為零組件廠欲切入須克服的難關。

以車載電源為例，台達電(2308)表示，相較於之前元件，碳化矽(SiC)及氮化鎵等元件導入電動車充電或車載電源時，最重要門檻是Gan及SiC元件切換速度非常快，而高速切換容易造成嚴重電池干擾，如果沒有設計好，像聽音樂，雜訊跑到12V電源上會影響音樂的品質，且車內有很多比較高頻的RF產品，也會造成某些訊號造成distortion(失真)，因此必須加強抑止EMI增加抗干擾能力。

為避免雜訊有太多路徑可以跑到電源或車上機電系統，板子Lay out(電路布線)非常重要，如元件耦合是靠電容性耦合，距離拉大，電容性變小，所以元件間必須足夠的距離，減少元件之間因為高頻產生雜訊的干擾，在磁性材料上繞製使用單層繞法，電感設計變成單層亦可使電容變小，降低電池干擾。

另個關鍵門檻是，由於碳化矽元件晶圓很小，又得承受同樣的熱量，如何設計有效的散熱系統，確保SiC可靠度是最重要的，尤其是車子須要30萬公里、將近1萬小時以上Warranty(保證)，每天又有冷熱冷熱衝擊，為達到高效能散熱，電路板設計很關鍵，必須很了解SiC物理特性，在電路板與SiC元件間做散熱設計，放上協助散熱的元件避免積熱，由於車內體積較小，目前散熱系統採用水冷散熱，如果Charging station(充電站)，散熱比較多使用風扇氣冷。

在驅動線路方面，如何降低SiC元件導通損失及切換損失，驅動器是減少耗能的關鍵，因此希望元件能夠更有智慧地控制其開關方式以增加其效率，例如：每一個切換頻率，開的時候該怎麼做，關的時候怎麼做，在驅動器上必須有這樣的考量，才能最有效使用SiC元件，提升整體效率。(5-2)

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