新世代元件-我國碳化矽元件發展策略

目 錄

第一章　緒論 1-1

第一節　研究目的 1-4

第二節　研究方法 1-5

第三節　研究架構 1-6

第二章　碳化矽元件概述 2-1

第一節　碳化矽元件發展近況 2-1

第二節　碳化矽元件簡介與價值鏈概述 2-5

第三節　碳化矽元件材料特性比較 2-11

第四節　小結 2-16

第三章　從主要應用領域需求看碳化矽元件發展機會 3-1

第一節　碳化矽元件應用市場概況 3-1

第二節　LED照明應用領域 3-6

第三節　功率元件應用領域 3-34

第四節　小結 3-60

第四章　全球碳化矽元件供應與發展狀態 4-1

第一節　各國發展狀態與策略 4-1

第二節　全球供應鏈 4-13

第三節　小結 4-18

第五章　台灣碳化矽元件發展機會與策略 5-1

第一節　台灣發展碳化矽元件之產業環境分析 5-2

第二節　台灣切入發展之重要性與效益 5-7

第三節　台灣碳化矽元件發展策略與切入途徑 5-8

第四節　其他衍生關鍵議題 5-10

第六章　結論與建議 6-1

圖目錄

圖1-1 全球CO2排放來源分類與預測 1-2

圖1-2 電動車輛的推行對於全球CO2排放改善具重大效益 1-3

圖1-3 研究架構 1-7

圖2-1 碳化矽基板、功率元件與模組系統近期發展狀態 2-4

圖2-2 碳化矽特性與應用簡介 2-6

圖2-3 碳化矽元件價值鏈 2-7

圖2-4 Si/SiC/GaN元件材料特性比較 2-12

圖2-5 碳化矽晶體結構示意圖 2-13

圖3-1 2009年碳化矽相關元件市場與廠商分佈 3-4

圖3-2 全球照明市場與LED照明市場比重預測 3-10

圖3-3 2000~2009年全球HB LED市場趨勢 3-11

圖3-4 全球LED照明市場成長趨勢與產品比重 3-12

圖3-5 LED發光效率改善趨勢 3-13

圖3-6 LED單位成本發展趨勢 3-13

圖3-7 全球HB LED市場預測 3-14

圖3-8 Haitz Law—LED效能與成本關聯 3-15

圖3-9 LED順向導通電流與熱阻抗發展趨勢 3-15

圖3-10 高亮度高功率LED散熱課題 3-16

圖3-11 LED基板材料之熱膨脹與晶格常數分佈 3-19

圖3-12 晶能光電Si基板高功率GaN LED 3-21

圖3-13 LED基板材料與成本分析 3-22

圖3-14 LED生產成本結構趨勢 3-23

圖3-15 LED燈泡與傳統燈泡零售價格趨勢比較 3-23

圖3-16 LED照明價格與效率改善 3-25

圖3-17 CREE發展歷史與佈局狀態 3-30

圖3-18 OSRAM HB LED產品發展 3-32

圖3-19 Lumileds TFFC LED 3-33

圖3-20 功率半導體分類與定位 3-35

圖3-21 功率半導體市場規模預測 3-36

圖3-22 ISPSD 2010論文類別與數量統計 3-37

圖3-23 功率電晶體市場產品比重 3-38

圖3-24 MOSFET市場產品比重 3-39

圖3-25 電力電子系統電力損耗狀況 3-40

圖3-26 矽元件應用極限與碳化矽元件應用範圍 3-41

圖3-27 Si/SiC/GaN元件極限與目前發展效能比較 3-43

圖3-28 電力電子系統應用操作溫度需求與Si/SiC元件極限 3-44

圖3-29 SiC元件極限與目前發展效能比較 3-45

圖3-30 SiC元件應用系統比重分佈趨勢 3-46

圖3-31 Si元件與SiC元件PFC應用效率比較 3-50

圖3-32 Si元件與SiC元件PFC應用尺寸比較 3-50

圖3-33 全球電動車輛銷售市場預測 3-53

圖3-34 日系車廠與功率元件廠商SiC元件及模組合作計畫 3-54

圖3-35 SiC MOSFET與IGBT在PV Inverter應用效能比較 3-56

圖3-36 全球主要功率元件供應商與新材料元件技術投入概況 3-58

圖3-37 Mitsubishi Electric SiC功率元件開發規劃 3-59

圖4-1 全球CO2排放情境比較 4-2

圖4-2 DARPA計畫支援ZMP與大尺寸SiC基板發展 4-3

圖4-3 WBGS-RF Program規劃 4-4

圖4-4 HPE Program規劃 4-4

圖4-5 具備高效率與高功率密度的SiC元件 4-6

圖4-6 E3Car Project成員組成狀態 4-7

圖4-7 次世代Power Electronics技術開發計畫 4-8

圖4-8 NEDO與AIST、FUPET的計畫架構平台 4-9

圖4-9 日本SiC技術發展與應用的規劃藍圖 4-10

圖4-10 Si/SiC/GaN元件應用與定位 4-11

圖4-11 全球SiC功率元件市場預測 4-14

圖4-12 全球SiC功率元件供應鏈 4-15

圖5-1 台灣半導體產業發展歷程 5-3

圖5-2 台灣功率元件產業架構 5-4

表目錄

表2-1 碳化矽主要磊晶方法 2-8

表2-2 碳化矽材料特性比較表 2-14

表3-1 全球主要國家/地區白熾燈泡禁用時間表 3-7

表3-2 藍光LED常用基板導熱係數表 3-18

表3-3 藍光LED基板價格 3-25

表3-4 2009年全球高亮度LED封裝廠商營收排名 3-27

表3-5 2009年全球高亮度LED前五大排名--晶粒廠 3-28

表3-6 SiC功率元件主要應用系統及其主要需求元件規格 3-47

表3-7 PV Inverter效能比較 3-56

表5-1 台灣主要功率元件業者與產品佈局 5-6