第三代半導體錢潮滾滾,富采集團如何靠祕密武器晶成巧奪商機

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 24 日 9:00 | 分類 公司治理 , 晶圓 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


第三代半導體有高功率密度,可大幅縮小產品體積,在高頻、高溫與高電壓的環境下,仍有極佳效能,特別適用於在 5G、綠能與電動車等新興市場,遂成為科技產業發展焦點。

根據市調機構 TrendForce 調查顯示,2021 年隨著各國於 5G 通訊、消費性電子、工業能源轉換及新能源車等需求拉升,驅使如基地台、能源轉換器(Converter)及充電樁等應用需求大增,使得第三代半導體如氮化鎵(GaN)及碳化矽(SiC)元件及模組需求強勁。其中以 GaN 功率元件成長幅度最高,預估今年營收將達 8,300 萬美元,年增率高達 73%。

▲ 伴隨 5G、新能源車等新興應用,GaN 需求強勁。(Source:英飛凌)

TrendForce 表示,GaN 主要應用大宗在於消費性產品,至 2025 年市場規模將達 8.5億 美元,年複合成長率高達 78%。前三大應用占比分別為消費性電子 60%、新能源汽車 20%、通訊及資料中心 15%。截至目前已有 10 家手機 OEM 廠商陸續推出 18 款以上搭載快充的手機,且筆電廠商也有意跟進。

如此龐大的商機,使得全球半導體業者趨之若鶩;雖說歐、美、日等地發展較早且製程較成熟,但台灣本身具備長期矽(Si)開發經驗,並擁有完整上、下游供應鏈,在第三代半導體競爭上具獨特優勢。因此,台灣化合物半導體業者也「動作頻頻」;其中,從晶元光電(晶電)分割獨立而成的晶成半導體,憑藉過往在 LED、III-V 族半導體累積而來的技術、經驗,更是積極搶占第三代半導體市場。

倚重厚實基礎,晶成鎖定光電、微電子應用

「晶成由晶電研發部門分割出來,而 LED 本身就與 III-V 族半導體息息相關,像是 GaN、砷化鎵(GaAs)等,所以晶成在這領域已經著墨很久。」晶成半導體董事長施韋接受《科技新報》專訪時表示。

施韋透露,晶成於 2018 年成立,有兩大發展方向。第一是光電元件,尤其是垂直共振腔面射型雷射(VCSEL);VCSEL 目前已導入許多消費性產品當中,作為感測之用,像是無線藍牙耳機,螢幕下指紋偵測,又或是大家熟悉的 iPhone 人臉辨識等。而除了感測之外,VCSEL 也用於光通訊,這方面晶成也有布局,例如 25G 光纖通訊等。另外,在光電領域中,晶成另一個發展重點便是目前十分熱門的 MicroLED。

第二個著重的領域則是微電子應用。施韋解釋,微電子應用又可分為三種,第一就是與化合物半導體相關,也就是 GaN,用於手機快充頭、NB 電源轉換,或是一般家電等消費性產品,這是 GaN 十分重要的市場。第二是功率放大器(PA),功率放大器對於 5G 而言是不可或缺的關鍵元件,而為實現更好的功率轉換,晶成也聚焦在 GaN 功率放大器上。最後一項微電子應用,則是濾波器。

劍指第三代半導體商機,晶成鎖定消費性 GaN 市場

從上述晶成主要發展業務來看,會發現晶成雖積極搶攻第三代半導體,但卻以 GaN 為主,在 SiC 未有太多布局。對此,施韋解釋,晶成之所以會選擇 GaN,最大原因和原有的技術背景、經驗相關。眾所皆知,晶成從晶電分割而來,在磊晶部分原先就十分熟悉 AlGaAs、AlGaInP、GaP、InP、AlInP、GaN、InGaP、InGaN 等材料。所以,晶成希望先以原本的基礎,在GaN市場站穩腳步後,再往其他方向發展。

「未來當然不排除投入 SiC,畢竟這些材料對晶成而言都不算太難,晶成也有許多人才是這領域出身;只是目前而言,先從熟悉的 GaN 領域開始發展。」施韋補充。

然而,GaN 應用領域甚廣,小至消費性產品,大至高功率應用(600V-1,000V),如工業、電動車等,都可說是 GaN 的「守備範圍」;而晶成的策略便是「以消費性市場優先、穩紮穩打」。

▲ 晶成在 GaN 布局上,先由消費性電子產品開始。(Source:科技新報)

施韋表示,GaN 和 SiC 特性上有一定的重疊性,GaN 也適合高功率應用,不過 1,000V 以上還是以 SiC 比較合適。所以國際大廠如英飛凌(Infineon)、意法半導體(ST)、羅姆(Rohm)等爭相投入,想方設法將 SiC 加速導入電動車、電動車快充站等高壓轉換應用中。

施韋進一步說明,當然,GaN 做到 700V、800V 以上也不是問題,只不過如同前面所說,高功率市場已有許多國際大廠進駐,不是那麼容易打進;同時,高功率市場的技術門檻高,對產品可靠度驗證要求也十分嚴格,必須投入相當大的資源。

所以,施韋認為,在國際大廠把持下,加上要投入太多資源,對於晶成而言,現階段搶進高功率市場不是「太划算」。也因此,晶成鎖定消費性市場,因為對消費性電子產品而言,GaN 也是關鍵功率元件,不僅充電效率高,體積小的特點也有助於縮小產品尺寸。

▲ GaN 可提升消費性產品充電速度。(Source:pixabay

施韋強調,晶成主要兩大發展方向,就是光電和微電子產品。光電元件有從晶電累積而來的經驗(特別是長磊晶),再結合晶成晶圓代工技術,得以實現較佳到生產效率。而在微電子方面,晶成則是與環宇 KY 有深入的策略聯盟,進一步強化第三代半導體生產技術,客戶基礎等。

至於有國外廠商在第三代半導體上已走向 8 寸晶圓,是否會影響台灣業者?對此,施韋認為,確實有此情況,但實際上這些 8 寸晶圓量產良率還是未知數。所以對於晶成而言,首要任務是先將 6 寸晶圓做穩、做好,不宜太冒進;當然,晶成一定也會投入 8 寸晶圓研究,不過未來幾年主流應還是 6 寸晶圓。

「總之,對晶成而言,目前第三代半導體布局,就是不要跳入國際大廠已占據的市場,以開發消費性應用為主;等站穩腳步後,再進一步延伸發展。」施韋說。

(首圖來源:晶成半導體)

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