在寬禁帶半導體加速滲透電動汽車、6G通信與數據中心的當下，日本信越化學工業株式會社宣布了一項重要突破——成功研制出用于氮化鎵（GaN）半導體的300mm QST?（Qromis Substrate Technology）超大尺寸襯底，并已啟動樣品供應。
這一成果標志著GaN器件制造的規模化與成本優化迎來關鍵節點，有望顯著提升生產效率，推動新一代功率電子在高頻通信與高效能運算領域的廣泛應用。
未來十年，電動汽車（EV）將繼續引領能源與交通變革。隨著消費者對續航與充電速度的關注提升，車企紛紛轉向高效率的功率電子解決方案。
寬禁帶半導體（WBG）材料——尤其是碳化硅（SiC）與氮化鎵（GaN），因具備更高的擊穿電場、更低的損耗與更好的熱性能，成為改變電驅系統效率的關鍵材料。
市場研究機構 Yole Intelligence 預測，到2029年化合物半導體襯底市場規模將增至 約33億美元，相較2023年增長2.6倍。其中，電動汽車功率半導體襯底需求將成為最主要的增長引擎。
盡管SiC在電動車領域率先取得優勢，但GaN因高頻與高功率控制能力正在快速追趕。然而，大尺寸、高品質襯底制造難題長期制約GaN的量產進程。
在此背景下，“工程襯底（Engineered Substrate）”技術逐漸成為突破口。通過在襯底層結構中引入多晶或異質層設計，該技術不僅能減少高成本單晶材料的使用量，還能顯著提升產量并降低器件成本。
對于碳化硅而言，工程襯底通過將薄層單晶SiC鍵合至多晶SiC基底，能在保留性能的同時將單晶材料利用率提高一個數量級；而對于氮化鎵，工程襯底則有助于緩解晶格失配與熱膨脹差異，提升外延層質量與器件可靠性。
在全球碳化硅市場競爭日趨激烈的背景下，Wolfspeed、意法半導體、Soitec、Sicoxs 等公司紛紛布局工程襯底路線。
據估算，一個單晶SiC晶圓可生產10–50個工程襯底，使得整體產量提高一個數量級、成本顯著下降。
這項技術將幫助車企更經濟地采用SiC MOSFET，以實現車輛續航約提升7%的性能優勢。
相比碳化硅，氮化鎵在電動汽車領域的商業化尚處早期。
盡管 Vitesco、VisIC Technologies 等企業正研發高壓GaN器件，但受限于襯底制造瓶頸，其量產化仍面臨挑戰。
目前，Odyssey Semiconductor 是少數生產塊狀GaN襯底的公司之一，其在2024年被 Power Integrations（PI） 收購。
工程氮化鎵襯底（如 Qromis QST? 技術）通過優化晶格匹配與熱膨脹系數，為垂直GaN器件提供更厚外延層的支撐，使其具備超過1200V的高壓應用潛力。
隨著尺寸向200mm、300mm擴展，工程襯底有望提升GaN產量、降低單位成本，成為其進入電動車功率電子市場的關鍵推動力。
業內分析認為，工程襯底正成為寬禁帶半導體商業化的“效率引擎”。
它不僅在技術上解決晶格與熱管理難題，更在成本上實現跨越，為功率電子的大規模應用打開空間。
隨著車規級驗證體系完善、工藝成熟與產能擴展，工程襯底有望在未來幾年內全面進入電動汽車、快充、電源管理及高功率計算等核心場景。
