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台積電想再稱霸20年就得靠這種新材料 14家台廠已布局

今周刊 2020-12-05 11:20

cover image of news article — 台積電想再稱霸20年就得靠這種新材料。(圖：今周刊)

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文 / 呂玨陞

第 3 代半導體碳化矽、氮化鎵，是半導體提高效能的解方之一。在效率更高、體積更小的情形之下，有哪些產業會跟著第 3 代半導體一起成長茁壯？

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第三代半導體雖然發展已經有一段時間，不過，其實今年以來，才逐漸開始廣為人知，尤其是中國在今年發布的「145 規畫」（第 14 個 5 年規畫），將第三代半導體納入其中，再度引起市場對第三代半導體的關注。

第三代半導體材料的碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN），與第一代半導體材料的矽（Si）、第二代半導體材料的砷化鎵（GaAs）相比，有著尺寸小、效率高、散熱迅速等特性。適合應用於 5G 基地台、加速快充以及電動車充電樁等相關產品領域，也是目前為止，技術已經足以應用商業化的產品。

國際各大廠科銳（Cree）、英飛凌（Infineon），以及羅姆（ROHM）已進入量產碳化矽的階段。過去 3 年來，碳化矽、氮化鎵等化合物成本，已下降 20％至 25％，將有利於終端產品導入第三代半導體的比率逐漸增加。

至於台灣，漢磊 (3707-TW) 是台廠當中，在碳化矽、氮化鎵領域，著墨最深的指標大廠。

6 吋碳化矽已在試產漢磊、嘉晶明年出貨看俏

今年 6 月，漢磊與旗下子公司嘉晶 (3016-TW) 在碳化矽、氮化鎵領域，已開始加速布建產能，瞄準市場對於第三代半導體的需求，6 吋碳化矽晶圓已在試產階段，客戶端對於電動車需求最大。漢磊在第三季法說會上表示，下半年只要通過客戶驗證，對於明年出貨量、營收的貢獻，有望較今年成長。
尤其是最近熱門的電動車族群，是第三代半導體瞄準的重要領域。漢磊的 650 伏特高壓氮化鎵已經通過電動車的車用標準認證，並且開始逐漸導入，在電動車無法阻擋的趨勢下，可以看到第三代半導體在充電領域展現的效益。

除了漢磊，上游晶圓廠中美晶 (5483-TW) 8 月投資 35 億元，入主砷化鎵晶圓代工廠宏捷科 (8086-TW)，投入氮化鎵的製程開發，有望能達成上下游互補效應，取得綜效，未來在半導體化合物的市場中，發展潛力值得關注。

想將氮化鎵應用在 5G 基地台，就必須從基地台的功率放大器（PA）切入。宏遠投顧分析師翁浩軒指出，在現行 PA 市場，仍使用材料為矽的「橫向擴散金屬氧化物半導體技術」（LDMOS），由於 LDMOS 僅適用低頻段，5G 使用的 3.5GHz 高頻段，已觸碰到 LDMOS 製程的天花板。

隨著 5G 朝向更高頻段發展下，目前只有第三代半導體材料氮化鎵可滿足高頻、低雜訊、高功率、耐高壓及低耗電需求，自然也成為未來 5G 基地台的主要材料。

全新 (2455-TW) 已經通過高通第二代 5G 功率放大器的認證，今年第四季已經開始出貨，只要高通的第二代 5G 銷售反應不錯，全新將可以跟著受惠，成為明年重要的營收動能。加上明年還有 5G 手機放量成長和 Wi-Fi 6 滲透率提升的趨勢，對於功率放大器的需求量只增不減，明年獲利成長勢頭看好。

由於氮化鎵元件目前單價還是偏高，氮化鎵元件應用在電信設備基站滲透率約僅 3 成。不過，根據工研院預測，只要未來需求量提高，價格應該能持續壓低，到 2025 年滲透率可達近 5 成。