第3类半导体热潮吸引各国投入,特别是垂直整合商(IDM)30年前就部署相关技术,并取得一定市占;反观台湾近10年才跨入该领域,如何后发先至成为关注焦点。
前瞻技术面〉看好氮化镓潜力,应及早布局基板市场
探讨第3类半导体时,「应从产品面思考,而非单纯聚焦在短期绩效与成果。」若系统业者起初就把规格定义清楚,就能为相关供应链提供执行製造的方向,甚至可以由此发掘台湾的产业链缺口,检视还欠缺什麽。
举例来说,碳化硅(SiC)未来量产的瓶颈将受限于基板的供应,因为大多数的原材料、基板供应商都在国外,而且投入业者较少,取得不易。至于氮化镓(GaN),目前还能用硅作为基板,加上环球晶完成併购世创后,将跃升为全球第2大硅晶圆材料厂,台湾还不用担心硅晶圆供应不足。
然而,当氮化镓要用在碳化硅基板上时,产能缺乏问题就会浮出檯面。碳化硅基板是第3类半导体的「战略物资」,当市场买不到,价格就会成为卖方市场。只有愈多人投入,才有机会翻转少数碳化硅基板业者独大的问题。
长远来看,我更看好氮化镓的发展潜力,这个材料的特质是低、高功率应用市场通吃,意味着未来整部汽车的功率元件,都有可能被氮化镓元件取代。而氮化镓要完美展现其材料特性,又必须搭配在氮化镓基板上。
放眼国际市场,2吋氮化镓基板是量产的主流,业者大多集中日本商如住友、三菱,美国则是设备材料厂Kyma具备相关能力。反观目前台湾几乎没有业者投入氮化镓基板的研发,建议业者即早准备,以备战未来市场。
来源:蔡仁译摄影
中央大学副校长綦振瀛。曾任中研院应科中心合聘研究员、国研院副院长等 ,专业领域是三五族半导体及其异质结构的分子束磊晶(MBE)和金属有机气相外延 (MOVPE)生长领域。
应用面〉十年磨剑第3类半导体,切入通讯、电动车机会大
虽然第3类半导体是近来才引发市场高度关注,但是台湾已经有不少业者磨剑多时。在碳化硅领域,汉磊和嘉晶已经打入垂直整合製造商(IDM)供应链;而从砷化镓(GaAs)转战氮化镓(GaN)的业者,像是稳懋、宏捷科、环宇-KY等,也都深蹲已久。
5G通讯与电动车的日渐普及,正是台湾切入市场的机会点。在5G通讯的发展,氮化镓可以接续既有砷化镓的供应链进行升级,因应高频应用,聚焦基地台、射频(RF)元件和毫米波等领域。
另一方面,电动车市场也开始洗牌,除了特斯拉和传统车厂投入之外,也有愈来愈多新创车厂参与其中,包括美国电商巨擘亚马逊(Amazon)领投的电动车新创Rivian,还有中国手机厂商小米也宣布加入「造车」行列。
我预期,未来汽车的结构和系统设计将大幅度改变,生态链也会产生许多本质性的变化。相较于传统车厂已有既定的供应链系统,难以打进,新创业者的加入,可望带来崭新风貌,为台湾资通讯(ICT)业者带来更多机会。
来源:蔡仁译摄影
工研院产科国际所研究总监杨瑞临。目前兼任营运发展处BD总监,专业领域为半导体总体、IC产业、通讯总体、消费品总体等相关领域的市场趋势分析。
人才面〉培养专业3重点:基础材料、机电、电磁波
第3类半导体主要用于高功率、高频应用,但是台湾现阶段无论是业界或学界,都还很缺乏研究与生产经验,特别是在晶圆和IC设计领域,必须从应用面和基础材料着手,扶植相关人才,稳定产业根基。
在高频人才的培养,应提升对于电磁波原理和元件物理特性的了解;至于功率元件人才,则应着重于机电和IC设计整合能力。因为第3类半导体的功率元件是大电流输出,容易产生热、电磁波杂讯问题,对比目前较普遍的逻辑、数位IC设计,由于所需要的功率较小,因此在热与电磁波设计上的干扰就较不显着。
台湾过去的人才教育大多以数位、通讯相关的IC设计为主,电源相关的电力电机领域相对不受重视,导致相关人才较为稀缺,不过我认为,只要花时间培养,还是有机会填补这个缺口。
●消息出处:数位时代
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