碇基半導體
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美國CHIP4戰台廠2／第三代半導體「黑馬」美握九成 鴻海台達電拚突圍
今年的國際半導體展上，化合物半導體繼續成了市場心焦點。環球晶董事長徐秀蘭也指出，化合物半導體是第三代半導體市場黑馬，預計2027年碳化矽（SiC）元件市場可達63億美元，「但台廠缺乏上游原材料的生產能力。」CTWANT記者現場觀察，今年的國際半導體展雖特別成立的「化合物半導體專區」，基本上，參展廠商仍是以設備廠為主，最關鍵的上游原材料，則僅有代理商參展，直接印證徐秀蘭所言。華冠投顧分析師劉炯德說，目前關鍵上游基板技術掌握在CREE等少數國際廠手中，美國的Cree、II-VI及日本Rohm等，佔據了9成的碳化矽基板出貨量，成了台廠發展第三代半導體必須解決的關鍵瓶頸。回顧60年半導體產業的發展世代，主要是以其原料來區分，第一代初期是鍺（Ge），但有容易發熱失控的問題，逐漸由矽（Si）所取代也成為主流；第二代則是砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為主的三五族，具備高頻、低雜訊、高效率及低耗電等特性。而第三代半導體以碳化矽以及氮化鎵（GaN）為代表，可應用在更高階的高壓功率元件（Power）以及高頻通訊元件（RF）領域，碳化矽由於其耐高溫及高壓特性，市場最看好在電動車（EV）市場的應用，包括充電樁、電動車逆變器（Inverter）、DC/DC轉換器（conveter）、充電樁等，另還有儲能系統和工業設施。工研院電光所博士顏志泓說，因為矽基板有其效能限制，特別是現在電子產品需要的是高頻、高壓等，這些就是靠化合物半導體來解決，只不過成本還是化合物半導體最大的問題。從價格來看，一片8吋的矽基板價格約100美元，6吋的碳化矽基板價格就要3000美元，而如果是氮化鎵（GaN）基板，一片小小的2吋也同樣要價3000美元。為了成為不缺料的代工廠，鴻海也搶進第三代半導體領域。（圖／翻攝自鴻海官網 ）為了搶入化合物半導體市場，除了半導體廠商外，現在連下游廠商也向上延伸布局，包括鴻海（2317）旗下鴻揚半導體宣布投資5億元取得盛新材料10%股權，試圖掌握上游原材料。鴻海S事業群總經理陳偉銘表示，SiC是電動車的重要元件，基板是SiC供應鏈的關鍵材料，不但占SiC元件成本比重高，且直接影響到元件的品質，藉由本次募資案的參與，掌握關鍵的基板供應，建立集團在SiC供應鏈上的競爭優勢，為集團在EV產業提供可靠的助力。不僅鴻海，連台達電（2308）旗下專注於氮化鎵（GaN）功率半導體的子公司碇基半導體，也宣布完成新一輪4.56億元新台幣增資，由台達電、力智電子（uPI）、中美矽晶（SAS）、日商羅姆半導體（Rohm）等注資，共同加速GaN功率半導體技術的發展。至於中國廠商在政府扶持下，也積極搶進這塊新藍海，主要競爭者有中芯國際、天科合達、三安光電、英諾賽科、山東天岳....等。目前全球導電型SiC基板供應龍頭廠為Wolfspeed，市占率高達6成，其次為羅姆（ROHM）與意法半導體（STM），半絕緣型碳化矽基板包括Wolfspeed、昭和電工（Showa Denko）、ROHM、Qorov、安森美（Onsemi）與恩智浦（NXP）等。目前全球導電型SiC基板供應龍頭廠為Wolfspeed，市占率高達6成。（翻攝自Wolfspeed臉書）
美國CHIP4戰台廠3／五大集團重兵部署 爭食電動車電源新藍海
「第三代半導體是未來各國搶占電動車、新能源，甚至國防、太空優勢，不能忽視的關鍵技術，誰在這個領域領先，誰就能在這個領域勝出，有機會成為下一個台積電。」華冠投顧分析師劉炯德說，目前有台積電（2330）及鴻海（2317）等五大集團重兵佈署中。第三代半導體之所以大舉襲來，關鍵就是特斯拉（Tesla），工研院指出，原本半導體的應用都是以光為主，但是特斯拉的電動車將需求轉向，變成主要應用領域在電源部分。當需求轉向電源領域，是之前台灣比較不重視的領域，畢竟台灣所擅長仍是數位及通訊相關IC設計，對於電源相關人才也較為缺乏。為此，行政院去年也擬定推動由企業、大學共同設立3-5所半導體研發中心，預計每年新增1萬名半導體人才，協助半導體產業突破1奈米技術節點。而台灣在第三代半導體的發展現狀是「製造強，兩端弱」，產業人士告訴CTWANT記者，也就是從事代工製造的公司很多，但生產上游原物料及IC設計的公司卻不多，而相較於現在的矽基半導體，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。環球晶與國立陽明交通大學共同合作成立化合物半導體研究中心，攜手研發第三代半導體材料，期能快速建立台灣的化合物半導體產業鏈。（圖／業者提供）另外，如同環球晶董事長徐秀蘭所言，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。劉炯德說，對台廠目前已著墨數年的集團股，包括具有半導體材料優勢的中美晶（5483）集團、具備第三代半導體晶圓代工量產能力的漢民集團以及自太陽能產業轉入的廣運（6125）集團、台積電（2330）及鴻海（2317）。中美晶集團下的子公司環球晶與GTAT簽約，取得碳化矽晶球長約，在SiC與GaN的技術開發已取得優異成果，目前4吋、6吋碳化矽基板已量產出貨；另外環球晶透過轉投資世界第二大砷化鎵代工廠宏捷科（8086）、專精半導體先進製程特殊氣體的台特化、車用二極體模組朋程（8225），與生產高效能GaN功率轉換元件的Transphorm，建立材料、IC 設計、代工、封裝的垂直整合產業鏈，產品守備範圍更橫跨第一代（矽）、第二代（砷化鎵）、第三代半導體（SiC/ GaN）與特殊氣體。漢民集團耕耘化合物半導體超過10年，旗下漢磊（3707）與轉投資磊晶廠嘉晶（3016），分別專注在晶圓代工與生產磊晶材料領域，今年隨著化合物半導體應用被市場重視，漢磊與嘉晶（3016）營運也展現出初熟的成果。廣運集團旗下廣運（6125）和太極（4934）去年合作成立孫公司盛新材料科技公司，成功跨足第三代半導體材料碳化矽（SiC）上游長晶技術領域，目前已擁有4吋及6吋碳化矽（SiC）的導電型（車載應用）及半絕緣型（5G通訊應用）及自製晶種的技術能力，其中4吋SiC已開始進入量產。台達電透過子公司碇基半導體布局加速GaN功率半導體技術領域。（圖／報系資料庫）鴻海（2317）買下旺宏6吋廠，成立鴻揚半導體，專注於碳化矽製造，同時為了完備第三類半導體布局，與SIC（碳化矽）基板廠商盛新科技簽立入股合約，投資5億元取得盛新材料10%股權。台積電在第三代半導體的進程上，也是相對領先的，包括在矽基板氮化鎵上，2020年已開發出150伏特和650伏特兩種平台。工研院指出，第三代半導體在生產製程上，除了曝光機可以共用外，基本上其他設備都需要重新建置。2021年2月，意法半導體宣布和台積電合作，由台積電為意法生產車用的化合物半導體晶片。另外，轉投資的世界先進（5347）因為擁有大量8吋的設備，也跟台積電採取相同的策略，大力發展矽基的氮化鎵晶片製造技術，以提升附加價值。