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歷史雜誌

依專輯名稱關鍵字搜尋或依年份搜尋，年份輸入範例202406

作者:呂建興全球化合物半導體設備市場及產業發展趨勢

半導體設備領域的製程技術相當複雜，長期以來由美國、日本和歐洲的廠商所壟斷。尤其在COVID-19、俄烏戰爭與全球通膨的影響之下，近年在各關鍵領域皆有國內外企業及廠商尋求突破，也因此逐漸地填補設備自主開發的缺口。以晶體生長和加工設備為例，其產品使用技術涵蓋材料科學、熱力學、自動控制、機械加工與設計和半導體物理等多種專業領域，需要應用熱流分析、智慧製造、精密傳動等多項技術。

作者:翁志強、李祐昇、丁嘉仁、張高德、楊志強、曾永標大面積大氣電漿改善輪磨加工後碳化矽晶圓翹曲量的先期研究

碳化矽（SiC）是一種寬帶隙半導體材料，是克服矽在高壓/高功率器件中局限性的具吸引力候選材料，已廣泛的被應用在儲能、風電、太陽能、電動車等對高功率、高壓具高度要求的產業。然而，眾所周知，碳化矽因其超硬、脆性和熱化學穩定性的固有特性而難以進行高效和平滑的加工。再者，因應SiC晶圓尺寸的放大，具有高材料移除效率的輪磨製程逐漸成為加工的主流之一。然而，由於塑性變形和斷裂等「應力誘導」現象，研磨過程不可避免地會在晶圓表面下方引入損傷層。本文嘗試以自行發展的大氣電漿乾式蝕刻設備，去除輪磨加工應力導致的翹曲。實驗初步結果顯示大氣電漿設備可快速且有效的將晶圓翹曲量由單面輪磨(採用8000號砂輪)後的110-150 µm，降回10-20 µm（輪磨前的晶圓翹曲量）。

作者:Uma Sankar Rout、邱俊凱邁向100 kWL之 800V SiC電動車馬達驅控器高功率密度設計演進

隨著電動車（EV）動力系統朝向小型化與高效率發展，電動車馬達驅控器逐步轉向高電壓 800 V 碳化矽（SiC）架構。本文說明工研院所開發之 800 V SiC 馬達驅控器的設計演進歷程，由採用薄膜直流鏈電容、已完成驗證之 60 kW/L 設計，進一步發展至透過陶瓷直流鏈電容整合以邁向 100 kW/L 之次世代架構。

透過雙脈衝測試、紅外線熱影像與動力計實驗結果顯示，在高速切換之SiC 馬達驅控器中，直流鏈寄生電感相較於電容容量大小，更主導切換應力與電壓過衝行為。研究結果證實，結合適當切換頻率與布局設計之陶瓷直流鏈電容，為實現超高功率密度電動車馬達驅控器提供一條可行的工程路徑。

作者:吳至強、張欣宏電動車車載充電器之趨勢

本文回顧並探討電動車車載充電器 (On-Board Charger, OBC) 之趨勢，包含 US Drive 車載充電器技術目標、車載充電器效率、功率密度現況，車載充電器分類資訊、OBC 的電路與集成架構及相關標準。針對高度集成車載充電器之趨勢，工研院機械所智慧車輛組積極佈局開發高效率高功率密度之雙向充電的車載充電器，以解決現階段電動汽車電池成本高、續航低，及車輛空間受限的問題，產品設計開發規劃是基於美國US Drive 2025 年對於車載充電器技術的功率密度指標要求作為參考設計目標，車載充電器採用碳化矽功率開關以達到高效率與高功率密度之需求，並導入國際標竿產品做分析參考，透過系統分析與設計技術發展，提供高功率密度的車載充電器設計方案，進而建立高壓高效率高功率密度之車載充電器研發能量，期能超越美國US Drive 2025 年之功率密度目標，以協助國內廠商建立關鍵電力技術。

作者:林義暐、鄭貴元、呂文鎔、丁嘉仁、張高德碳化矽裂片技術淺談與其產業應用

根據IHS（Information Handling Services）Markit的預測，全球功率半導體市場規模將以年增長率4.1%的速度成長。其中，以目前正蓬勃發展的第三代半導體材料碳化矽（Silicon Carbide, SiC）為例，此材料具備高頻、高功率、耐高溫且耐高壓的電器特性，預期未來會更廣泛的應用在電動車、充電樁、太陽能、離岸風電、基地台與5G等[1]。硬度方面，SiC僅次於鑽石與碳化硼，因此在切割、研磨時也較為困難，並且晶圓尺寸越大越棘手，SiC晶錠切割為晶圓的過程即唯一重要的製程技術，如何透過快速、有效率的技術進行晶錠切割，許多公司都投入資源進行相關的技術研發。本文將針對近年來各種主要切割技術進行討論與分析，提供讀者在進入晶錠切割技術領域的參考。

作者:吳至強、張欣宏碳化矽高功率密度電動汽車驅動器開發功率密度電動汽車驅動器開發

本研究目的為開發一高功率密度及高效率馬達驅控器，特別針對電壓與元件做升級優化，導入碳化矽功率元件，以達成98 %驅控器效率及單位體積功率密度40 kW/L之目標，後續將整合驅控系統做整體性能優化，以進一步改善系統體積及精進功率密度。本研究探討高壓高功率馬達驅控器的設計流程，包含：SiC高壓功率開關，直流鏈結電容規格的設計選用，雙脈衝測試，溫度估測技術，及驅控器機構布局。我們已成功開發出國內首例碳化矽馬達驅控器，具備98.4%高效率及42.8 kW/L高功率密度，可應用於高壓大功率之電動貨車或巴士，提供動力驅控器國產自主開發方案。

作者:吳至強車載動力暨電力轉換器技術趨勢與挑戰

本文回顧並探討電動車動力與電力系統中馬達驅控器與車載充電器(On-Board Charger, OBC) 之趨勢，包含 US Drive、EU 2ZERO 技術目標，並對國際車電充電規範、電壓、功率、功率密度與效率、及現況作分析。針對馬達驅控器與車載充電器之趨勢，工研院機械所智慧車輛組積極佈局開發高效率高功率密度之馬達驅控器與雙向充電車載充電器，以解決現階段電動汽車續航低及車輛空間受限的問題。透過導入國際標竿產品做分析參考，期能超越美國 US Drive 2025 年之功率密度目標，進而佈局 2025 年後之動力與電力系統發展。