〈觀察〉各廠積極佈局化合物半導體 生態系未串連成阻礙

隨著 5G、電動車等新應用興起,對功率半導體需求增溫。(圖:AFP)
隨著 5G、電動車等新應用興起,對功率半導體需求增溫。(圖:AFP)

隨著 5G、電動車等新應用興起,對功率半導體需求增溫,氮化鎵 (GaN)、碳化矽 (SiC) 等新一代化合物半導體攫獲市場目光,台廠雖在各個領域積極著墨,但均「各自為政」,產業鏈未能串連形成完整生態系,成為當前台廠在化合物半導體領域佈局上的阻礙之一。

半導體材料歷經 3 個發展階段,第一代是矽 (Si)、鍺 (Ge) 等基礎功能材料;第二代開始進入由 2 種以上元素組成的化合物半導體材料,以砷化鎵 (GaAs)、磷化銦 (InP) 等為代表;第三代則是氮化鎵 (GaN)、碳化矽 (SiC) 等寬頻化合物半導體材料。

目前,全球絕大多數半導體元件,都是以矽作為基礎功能材料的矽基半導體,不過,在高電壓功率元件應用上,矽基元件因導通電阻過大,往往造成電能大量損耗,且在高頻工作環境下,矽元件的切換頻率相對較低,性能不如寬頻化合物半導體材料。

矽基半導體受限矽材料的物理性質,而氮化鎵、碳化矽挾著高頻、高壓等優勢,加上導電性、散熱性佳,元件體積也較小,適合功率半導體應用,近來在 5G、電動車等需求推升下,氮化鎵、碳化矽相關應用近來成為各半導體大廠競相逐鹿之地。

不過,台廠在化合物半導體生態系佈局上,上、中、下游產業鏈的整合,不如矽材料完整,產業鏈中的各家廠商均單獨進行技術研發,缺乏整合平台,供產業鏈彼此相互串連。

就環球晶而言,碳化矽晶圓的碳化矽原料,大多需從國外進口,但越來越多國家視碳化矽材料為戰略性資源,採取出口管制,對未來原料取得上造成很大壓力;而在下游的晶圓代工應用上,台灣也缺乏碳化矽晶圓代工廠,生產出來的碳化矽晶圓,無法取得客戶端的回饋,產品品質提升上也會有所難度。

雖然台廠積極佈局化合物半導體領域,但在各廠埋頭研發,忽略產業鏈的串連整合下,將難以發揮新材料應用的最大效益,若能在整合平台上,進行資源共享,才可望共同推進新應用發展,分食商機。


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