說真的，半導體產業可以說是21世紀最重要的產業之一。
我們在生活中處處都能見到內含半導體的商品，比如，高鐵、網路、電腦，以及你我人手一支的手機等，都需要半導體。
而且，在半導體產業方面，台灣半導體業產值，在2019年時產值已達2.7兆台幣，居全球第二名，占台灣GDP約15％，是台灣不可或缺的經濟成長關鍵。

總之，不管你是不是業內人士，或是否要投資，既然生長在半導體大國的台灣，只認識護國神山台積電就太可惜了，你還該認識一下，這個改變人類生活的半導體產業。

但有關半導體產業的內容實在太多，若把全部內容擠在一篇文章，擔心大家會無法消化，以及關於半導體的導電特性是跟許多物理、化學性質有關，我想，不是本科系的人應該難以理解。
因此，這次就先來簡單科普一下甚麼是「半導體」，以及「半導體材料」，我會用白話的方式，讓大家對半導體材料，以及相關廠商大致上有個概念。

首先，甚麼是半導體?

用白話來說，你每天都會用手機或電腦打開Line、臉書等程式做各種事情，而這些電子產品為了瞬間應對你做出的每個動作，就要靠電子產品中積體電路的「電控開關」來達成邏輯運算。
所謂的「電控開關」顧名思義，就是以電流來控制開關，而人類為了操控電流是否流通，就需要導電或絕緣可以由外頭施加電壓來操控的物質，也就是介於導體和絕緣體之間的半導體。

半導體產業發展至今，我們可以將半導體材料分為三個世代。

第一代半導體是「元素半導體」，例如，鍺(Ge)和大家耳熟能詳的矽(Si)，而所謂的矽其實就是沙子，在地球上隨處可見，是地殼中含量第二多的礦物，代表著矽幾乎是取之不盡用之不竭，這也代表著矽是成本較低廉的材料，且因矽基半導體的技術較成熟，矽被廣泛應用於各種積體電路和器件之中，例如，我們常聽到的CPU、記憶體等。
全球約90%的半導體器件都是用矽當基底材料，目前還沒有其他半導體材料可以撼動矽在市場上的地位。

大致認識矽之後，接著帶大家來認識一下矽的最大用途，也就是「矽晶圓」的製造流程。
（請見下圖）

半導體產業要製造產品，載體必定離不開晶圓(Wafer)，而傳統半導體產業，若想製造出品質高又穩定的好產品，就要用「直拉法」製造出原子排列整齊的「單晶結構」晶圓當基底才行，因為單晶結構相比起多晶結構更加穩定，且更重要的是，導電性也更好。

而所謂的「直拉法」，就是目前大多晶圓廠用來把多晶結構的材料，製造成單晶結構晶棒的技術。
以矽來舉例，先將沙子(二氧化矽)還原成矽，並提純成99.999999999%純度的多晶矽後，將多晶矽溶解成液態，再將一根單晶矽棒當做「晶種」深入其中，一邊旋轉一邊向上拉起，就可以讓原本原子排列較雜亂的多晶結構，轉變為排列整齊、穩定可靠的單晶結構，進而製造出一根「單晶矽晶棒」。

當日本信越、嘉晶，以及近期併購世創電子，成為全球第二大晶圓廠的環球晶等晶圓廠商，用「直拉法」技術生產一根「單晶晶棒」後，就會用鑽石切割刀，從「晶棒」切割出晶圓，並透過打磨、拋光，製成拋光晶圓片(Substrate)，接著，晶圓廠就可把晶圓片出貨至台積電、三星、英特爾等積體電路(IC)製造廠商加工，這就是晶圓製造的簡易流程。

矽晶圓代表公司：日本信越、環球晶(6488)、嘉晶(3016)、合晶(6182)、台勝科(3532)。

關於第二、三代半導體，以及製造晶圓和廠商的完整內容，有興趣的朋友可點擊下方連結，繼續閱讀完整文章。

【限時公開文章】如果晶圓代工是肥肉,半導體材料就是蛋白質?搞懂蛋白質優劣,才能將知識變現?
https://www.pressplay.cc/link/94B7A2F204?oid=DE8CD1737C

0825 #收盤 #重點
#中美 #會談
美中兩國最新證實今早重啟貿易協商。稍早前美國貿易代表署發布聲明表示， 美中雙方已取得進展，中方按照協議強化智慧產權保護、減少美國公司進入金融服務與農產市場的阻礙並等等，雙方並承諾會讓1月達成的首階段貿易協議成功落實。

#台積電 #技術論壇 #高端製程
台積電今（25）日舉行技術論壇，因疫情首次改為線上方式。總裁魏哲家宣布，7奈米已達出貨10億顆晶粒的里程碑，進入量產的5奈米則是目前全球最先進的半導體晶圓廠，先進製程的部分，3奈米預計於2021年進行試產、2022下半年進入量產。另外，台積電還整合旗下包括SoIC、InFO與CoWoS等3DIC技術平台，命名為「TSMC 3DFabric」，表示將持續提供業界最完整且最多用途的解決方案。

#台股 #月線
美國FDA批准血漿療法，加上美中貿易談判終於出現進展，疫情、貿易見到曙光，讓今日（25）美期、亞股走揚，台股也由電金傳三路並進，終場大漲111點，漲幅0.8%，收在12758點，日K連3紅，收復月線，成交量再縮減至1982億元。

#資金避險 #航運
航運股今日揚帆啟航，除了國際航線運價上漲利多，加上第三季進入旺季，營運成長可期，航運類股指數大漲3.5%，陽明（2609）率先攻上漲停，長榮（2603）也大漲7%，暴出26萬張大量，台股第一，萬海（2615）、亞航（2630）漲幅也超過半根漲停板；就連航運股長榮航（2618）、華航（2610）也收在盤上

#長榮 #陽明 #漲停 #航運
航運指數創今年1月30日以來新高，激勵貨櫃航運業者業績揚帆，台股今日開盤航運類股向上點火，陽明海運盤中亮燈攻上漲停板，股價最高來到每股8.74元，長榮海、萬海股價也同步走高，成為今天盤面焦點股。

#鈊象 #遊戲族群
遊戲股王鈊象（3293）今天股價依舊強勢，受近日法說會利多消息及三大法人同步買進帶動，早盤衝上897元歷史新高，漲幅來到7%；其他遊戲類股也跟著開紅盤，幾乎全數上漲，並拉抬上櫃文創指數漲幅超過3%，居上櫃類股指數之冠。

#太陽能 #矽晶圓
日前太陽能上游多晶矽及矽晶圓報價一度出現漲勢，不過，近日隨著太陽能電池報價無法推升，目前看來，上游原材料上漲情況趨緩，對太陽能廠來說，成本上漲壓力減緩，另外，在下游需求面，目前在國內及國際需求均加溫下，業者持續看好下半年營運展望， 25日太陽能再出現齊漲表現。

#美光 #南亞科 #華邦
記憶體大廠美光周一股價漲幅達2.58%，也帶動台系DRAM廠南亞科(2408)股價開高走高達53元，站回短期均線之上。周一，外資反手買超南亞科3105張，三大法人合計買超4508張，帶動股價收高。
#財經 #新聞 #非凡新聞 #ustvnews #news

#汽車電子 #電源設計 #功率元件 #牽引逆變器 #IGBT製程 #AEC-Q101

【測定電源模組之 IGBT 結溫與集電極電流的可靠方法】

用於目前和下一代混合／插電式混合、燃料電池及電池供電之電動汽車 (H/EV) 的牽引逆變器，需要崩潰電壓 650V 範圍的功率半導體裝置。採用第三代溝槽型場截止 IGBT 技術、且符合汽車級標準認證快速恢復二極體匹配的功率元件，具有更多特徵和選擇；例如，改變柵極墊尺寸和位置以容納不同直徑的鋁線、重新修改裸晶的尺寸並客製化崩潰電壓。

裸晶 IGBT 通常由電源模組製造商使用，這些製造商設計 H/EV 牽引逆變器，以實現高水準的功率整合和可靠性，或特殊的電源互連。最重要的目標是突破標準模組產品的功率限制。設計電源半導體時，設計人員將面臨功率損耗、熱管理、短路、過流／過壓和過熱保護，以及電流測定等挑戰。首先，功率損耗受 IGBT 的 VCEon 值、開關行為 (接通時間和斷開時間) 以及開關頻率影響，這些特性又會隨 IGBT 技術、柵極驅動電路、封裝的雜散電感及熱管理系統的特性而變化。

由於功率損耗不可能完全消除、只能減小，因此，熱管理的目標是消除從半導體損耗而產生的熱量。消除這種熱量最好的方法是改善矽本身和外界的熱傳導；而先進功率模組可在功率元件的頂部和底部採用燒結技術並結合雙面冷卻，以改善熱傳導。設計人員面臨的下一個問題是防止 IGBT 過熱、過壓和過流。要限制過壓，可利用合適的設計和控制電流通路的雜散電感量，並控制電流變化速率達成。透過及時檢測過電流和過熱並做出回應，能延長逆變器的使用壽命。

為控制馬達電流和轉矩，馬達控制系統要求測定電流。裸晶 IGBT 的單片式整合溫度檢測能透過測定一串多晶矽二極體的正向壓降 (VF) 實現。單片式電流檢測方法證明是測定 IGBT 接合點溫度 (Tj) 的最好方法，因為兩者具有線性依賴；惟須留意的是，溫度感測器要求二極體正向偏置且具有精確的恆定電流，造成的壓降須經介面電路檢測、調節，而此一介面電路須設計用於讀取較小的溫度相關 VF 值、抑制開關電壓，並傳送訊號通過隔離層。

單片式電流檢測可用於 H/EV 逆變器的各種應用，最簡單的用途是利用比較器電路做過流保護，以增強或代替傳統的退飽和保護。採用其他介面電路和智慧處理，並結合晶片內建溫度檢測做電機控制，則是更具挑戰性和潛在價值的應用。整合電流檢測和溫度檢測的電路，無需額外感測器，可簡化關鍵參數的檢測、減少零組件數量，擁有以下好處：對危險操作狀況的響應更快、接合點溫度測定更準確、功率矽的利用率更佳，且可靠性提高。

延伸閱讀：
《汽車級認證裸晶 IGBT 的單片式電流和溫度檢測》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/0220/34702.html
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