在化合物半導體領域 台灣是否仍有一席之地?

綠能、電動車、5G AIoT應用、智慧醫療與航太等產業的蓬勃發展,提升了市場對碳化矽(SiC)及氮化鎵(GaN)等化合物半導體的需求,市場研究機構Yole Intelligence Power & Wireless總監Claire Troadec日前在「NExT Forum」主題論壇上指出,雖然台灣在SiC基板領域的發展上相對落後,但在化合物半導體代工領域的表現仍傑出,而精於專業製造技術的晶圓代工廠將有機會扮演更重要的角色。


應用廣泛的化合物半導體
化合物半導體應用非常廣泛,在某些領域的表現比Si元件更為優異,例如GaN/GaAs LEDs/µLEDs應用於照明和顯示、InP EEL/GaAs VCSEL應用於雷射、GaN HEMT/GaAs HBT應用於射頻、SiC MOSFET/GaN HEMT應用於高壓功率元件等。在終端市場方面,化合物半導體被更廣泛的應用於各類產品中,例如智能手機、電動車、通訊基地台、國防太空、工業製造、醫療等。最新的Apple iPhone 14即是在屏幕下方使用了InP EEL作為3D感測元件。

化合物半導體的基板和磊晶
化合物半導體的另外一個特色在於基板的多樣化,例如GaN可磊晶在Sapphire、SiC、Si等基板上。全球化合物半導體基板的市場規模目前大約是USD 1 billion,並預計在2027年成長至USD 2.2 billion,其中最大的成長動能來自於製造SiC SBD/MOSFET所需的SiC基板及射頻電路的GaN基板。目前全球SiC基板的領先製造廠商包括在美國的Wolfspeed、II-VI、SK Siltron CSS、GT Advanced等,在歐洲的SiCrystal,在日本的Showa Denko,以及在中國大陸的北京天科合達、山東天嶽等。台灣在SiC基板領域的發展是相對落後的,然而其中還是有幾間值得關注的公司,例如唯聖、漢民、穩晟、盛新等,其中鴻海集團已入股投資盛新。全球範圍內能提供SiC磊晶服務的公司不多,技術方面占有領先地位的包括美國的Wolfspeed,日本的Showa Denko和Sumitomo,在中國大陸的廈門瀚天天成和東莞天域,而台灣在SiC磊晶領域較具有實力的公司為嘉晶。

IDM vs Foundry的商業模式之爭
雖然在基板與磊晶的材料領域相對落後,台灣在化合物半導體foundry領域的表現則是非常傑出,例如在光電和射頻通訊產業的穩懋、宏捷、晶成等,在照明和顯示產業的晶元、隆達、錼創等。在技術不斷的演進下,特別值得拿出來討論的議題是台灣所熟悉的foundry商業模式(包括X-Fab),是否能在快速成長的功率元件產業占有一席之地?

目前在SiC MOSFET領域,歐美日的IDM廠如STM、Wolfspeed、Rohm、Infineon、Onsemi等仍占據絕大部份的市場份額,同時由於SiC MOSFET的製程(尤其是Trench結構)相對複雜,封裝亦是一大挑戰,因此擁有從研發到設計到製造的IDM模式統治SiC MOSFET領域的狀況不會改變。然而通過大量資本投入製造技術的研發,更精於專業製造技術的foundry廠將有機會扮演更重要的角色,這也是鴻海集團的鴻揚半導體與在SiC耕耘多年的漢磊的機會所在。(杜長慶編譯)

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