2019年，德國福斯集團跟美國Cree合作，由Cree獨家和福斯合作發展碳化矽技術，同年Cree也宣布投資10億美元，興建巨型碳化矽工廠。 所有人都已經看到，過去汽車是否省油，是由引擎決定，未來電動車要如何省電，則是由第3代半導體技術決定。 現今電動車的電池動力系統主要是 200V-450V，更高階的車款將朝向 800V 發展，這將是 SiC 的主力市場。 不過，SiC 晶圓製造難度高，對於長晶的源頭晶種要求高，不易取得，加上長晶技術困難，因此目前仍無法順利量產，後面會多加詳述。 1982年由氧化鋁和碳化硅須晶構成的超強複合材料問世，經過隨後三年的發展這種複合材料走出實驗室成為商品。
野村證券報告預估，2023年，這個市場產值每年將以6成以上速度成長。 炭化矽 炭化矽2023 張翼也認為，第3代半導體能源轉換效率能達到95%以上，一旦被大幅採用，「台灣能省下一座核能電廠的電」。 結果，高通生產出來的矽晶片非常燙，完全沒辦法用在手機上；後來，連高通都回頭跟穩懋下單。 《財訊》報導指出，業界人士觀察，通訊會愈來愈往高頻發展，未來高頻通訊晶片都是化合物半導體的天下，王尊民觀察，這個領域也是化合物半導體製造毛利率最高的部分，像穩懋和宏捷科的毛利都在3~4成。 第3代半導體的市場還在起步階段，「第2加第3代半導體占全球半導體市場的比率，不到1成，如果只看第3代半導體，也約只有1/100。」王尊民說。
炭化矽: 碳化矽的市場前景 - 2025年成長五倍到25億美金
對此，本系列專題將用最淺顯易懂、最全方位的角度，帶你了解這個足以影響科技產業未來的關鍵技術。 碳化硅高達2700°C的升華溫度使得它適合作為製造軸承和高溫熔爐的部件。 由於其相較於晶體硅具有更高的熱電導率、電場擊穿強度和最大電流密度，所以在高功率的半導體材料方面具有更好的應用前景。 [27]此外碳化硅的熱膨脹係數也非常低（4.0×10-6/K）同時也不會發生可能引起的不連續性熱膨脹的相變。 此次大舉投資擴大產能，堪稱Cree史上對第三代寬能矽半導體最大的資本投資，不僅使碳化矽晶圓製造產能及碳化矽材料生產能力增長30倍，並建設最先進的汽車合格生產設施，也將加速從矽向碳化矽的產業轉型，滿足2024年之前電動汽車、5G等預期新興市場增長的需求。 過去半導體材料主要以第一代的矽（Si）晶圓的生產製造為主。
- 曾冠瑋指出，氮化鎵在2020年率先於消費電子市場放量，接著應用逐步擴張到資料中心和通訊領域，已有不少電信商及電源廠尋找氮化鎵廠商合作，以解決伺服器運作約20%的能源損耗。
- 相較於第一代半導體材料的矽（Si）與第二代半導體材料的砷化鎵（GaAs），碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）等第三代寬能隙半導體材料擁有高電子遷移率、直接能隙與寬能帶等特性，更適合5G基地台、電動車充電樁等應用領域。
- 碳化矽，又名碳化矽晶須，也稱金剛砂、耐火砂、碳矽石。
碳化矽的電導率隨著電場強度的增加而迅速增加，具有非線性特性。 第三代半導體是以SiC及氮化鎵（GaN）為主要材料，有別於第一代半導體以矽（Si）、鍺（Ge）為主要材料，及第二代半導體以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、鋁砷化鎵（AlGaAs）為主要材料。 第二是全球環保意識抬頭，各國政府為達到碳中和、淨零碳排，紛紛訂定淘汰燃油車的時間表，促使車廠加速轉進電動車。 第三是中國為記取矽基半導體受制於美國的教訓，政策大力支持發展第三代半導體。 他分析，未來全球電動車、綠能需求會是以「法規引導式」的大爆發，台灣不能缺席；例如部分歐洲國家二○三○年起陸續禁止燃油車銷售，加上日前美國在內的四十國氣候峰會紛紛制定二○五○年大幅減碳乃至零碳目標，需求趨勢已相當明確。
炭化矽: 碳化硅
其中β晶型结构（3C-SiC）可以用来制造高频器件以及其他薄膜材料的衬底，例如用来生长氮化镓外延层、制造碳化硅基氮化镓微波射频器件等。 炭化矽 Α晶型4H可以用来制造大功率器件；6H最稳定，可以用来制作光电器件。 相比传统的硅材料，碳化硅的禁带宽度是硅的3倍；导热率为硅的4-5倍；击穿电压为硅的8倍；电子饱和漂移速率为硅的2倍。 种种特性意味着碳化硅特别适于制造耐高温、耐高压，耐大电流的高频大功率的器件。 SiC作为半导体材料具有优异的性能，尤其是用于功率转换和控制的功率元器件。
高頻電路設計需要數學、物理、電磁波理論基礎，功率IC設計需機電（機械、電子、電機）整合背景，設計人才非常稀有。 另外，台灣也需要突破基板製造的技術；例如，製造通訊IC需要絕緣碳化矽基板，如果台灣有能力自製基板，穩懋和宏捷科的發展會更為快速。 不過在第三類半導體用於電動車如火如荼之際，今年上半年特斯拉突然宣布，在次世代電動車傳動系統對碳化矽用量大減75%，主要是因為具備創新技術，引發市場關注，當時衝擊全球第三類半導體廠商布局。 隨後英飛凌直言，雖然不知道特斯拉減少碳化矽會改採什麼技術，可是傳統車廠或新電動車廠都對碳化矽需求強勁。
炭化矽: 碳化矽(無機非金屬材料)
由于金刚砂的耐用性和低成本，在现代宝石加工中作为常用磨料使用。 金刚砂凭借其硬度使它在制造业中诸如砂轮切割、搪磨、水刀切割和喷砂等磨削加工过程。 Α-碳化硅(α-SiC)是这些多型体中最为常见的，它是在大于1700°C的温度下形成的，具有类似纤锌矿的六方晶体结构。 具有类似钻石的闪锌矿晶体结构的β-碳化硅(β-SiC)则是在低于1700°C的条件下形成的。
曾冠瑋指出，全球半導體廠商皆相當關注8吋SiC基板，在Wolfspeed率先開出8吋SiC基板產能的帶領下，其他供應商將陸續跟上，並積極展開供應鏈上下游合作。 TrendForce預期，至2026年SiC功率元件市場產值可望達53.4億美元，主流應用仍倚重電動車及再生能源，電動車產值將達39.8億美元、CAGR約38%；再生能源達4.1億美元、CAGR約19%。 碳化矽的應用 基於碳化矽由上述良好的物理性能、較硬質合金加工相對容易，並且和人造金剛石相比低成本較低等特點，在工業領域，碳化矽主要有功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料等四大應用領域。
炭化矽: 碳化硅(SiC)的前世今生！
漢磊原訂下碳化矽基板月產能在三年內擴充至5,000片，嘉晶則規劃未來二至三年投入四、五千萬美元擴產，屆時碳化矽產能將增加七至八倍。 回顧碳化矽在電動車領域初試啼聲，就是特斯拉率先採用，先行導入在Model 3車款逆變器和車載充電器，從此開啟了碳化矽市場蓬勃發展大門，也讓意法、英飛凌等國際大廠積極搶進。 碳化矽具有耐高溫、耐高壓等特性，特斯拉一年前還大力倡導，宣稱要擴大採用碳化矽，業界原看好特斯拉領頭下，電動車將是碳化矽龐大出海口。 炭化矽 花旗分析師賈迪納直言，特斯拉釋出的訊息碳化矽業者而言，「不太可能只是短期衝擊」，而是長期風險。 中美晶則是另一股積極投資第3代半導體的勢力，除了去年底成為宏捷科最大股東，切入通訊用化合物半導體製造外，本刊採訪得知，中美晶旗下環球晶第3代半導體基板技術也逐漸成形，但仍需克服良率和成本問題。
目前最快的碳化硅单晶生长的方法，生长速度在0.1mm/h-0.2mm/h左右，因此72小时也仅有7.2mm~14.4mm厚度的晶体。 楊瑞臨表示，SiC 基板製造難度高，是成本高昂的主因。 熱場控制及晶種掌握相當關鍵，卻只能土法煉鋼，做中學、學中做。 特斯拉在短短一年大翻盤，業界傻眼，全球碳化矽龍頭Wolfspeed周四早盤股價重挫逾12%，意法半導體、英飛凌等積極投入碳化矽的國際大廠股價同步大跌。 台亞全力壯大第三類半導體量能，今年第1季已試產氮化鎵，初估2023年可開始貢獻營收，正向看待第三類半導體中長期發展，台亞將在銅鑼擴建6吋碳化矽、8吋甚至12吋氮化鎵新廠，以及後段測試、封裝廠，以類IDM廠模式進軍第三類半導體。 環球晶內部也希望快點趕上進度，所以一直進行增產、送樣以及小量出貨，客戶也在等，所以目前雖然第三代半導體占總營收不到1%，但規劃的資本支出已是公司最大的單位之一。
炭化矽: 市場剛起步 誰能成為下個勝利者？
絕緣破壞電場強度為Si的10倍、能隙為Si的3倍，不僅優異，從製作元件需要之p型, n型控制可在廣泛的範圍內進行等特色來看，做為超越Si極限的功率元件用材料備受期待。 SiC存在著各種同質多形體(結晶多形)，各有不同的物性值。 環球晶先前透露，目前第三代半導體布局以碳化矽的進展較快。 環球晶已發展4吋與6吋的碳化矽晶圓產品，8吋產品也正在開發中，去年底6吋碳化矽晶圓月產能約5,000片，預計今年底擴充至上萬片。 特斯拉1日宣布，下世代電動車將大砍碳化矽（SiC）用量75%。 碳化矽等第三代半導體是近年市場追捧的新世代半導體材料，業界原認為是產業下個明日之星，特斯拉用量銳減，震撼市場，擔心將顛覆產業，牽動環球晶（6488）（6488）、朋程、漢磊、嘉晶等後市。
由於金剛砂的耐用性和低成本，在現代寶石加工中作為常用磨料使用。 金剛砂憑藉其硬度使它在製造業中諸如砂輪切割、搪磨、水刀切割和噴砂等磨削加工過程。 純的碳化硅是無色的，工業用碳化硅由於含有鐵等雜質而呈現棕色至黑色。
炭化矽: 市場動態
在我们生活的地球上，它们共同战斗了数十亿年，但却没有结成生死与共的牢固友谊。 炭化矽2023 也就是说，在自然条件下它们之间并没有通过化学键连接在一起，或者说地球上没有天然的碳化硅。 目前已知的碳化硅有约200种晶体结构形态，分立方密排的闪锌矿α晶型结构（2H、4H、6H、15R）和六角密排的纤锌矿β晶型结构（3C-SiC）等。 當加熱到 1300°C 時，方石英開始在二氧化矽薄膜層中析出。 有別於中國砸錢補貼的作法，楊瑞臨表示，美國政府推動的基建計畫中將大舉建置充電樁，這將為第三代半導體 SiC 創造市場。 朋程與環球晶同屬中美晶集團，積極朝碳化矽、IGBT等領域邁進，朋程碳化矽模組更結合環球晶的長晶技術共同研發。
