第三代半導體商機發光，
台廠奮起摘星
隨著5G通訊、電動車、碳中和….等趨勢加速展開，碳化矽（SiC）材料及氮化鎵（GaN）因具備更高效節能、更高功率等優勢，成為市場眼中的明日之星，目前歐、美、中、日等各國無不卯足全力競爭，航向第三代半導體新藍海。身為半導體重鎮的台灣自然不會缺席，除了晶圓材料、晶圓代工、封測全面動員外，鴻海集團也宣示要分食商機。MoneyDJ本次專題，將為您剖析產業全貌及台廠競爭優勢，並揭露各家業者的最新布局進度。
第三代半導體商機
第三代半導體商機
第一代半導體材料包括鍺以及矽，也是目前最大宗的半導體材料，成本相對便宜，製程技術也最為成熟，應用領域在資訊產業以及微電子產業；第二代半導體材料則包括砷化鎵以及磷化銦，主要應用在通訊產業以及照明產業；而第三代半導體以碳化矽(SiC)以及氮化鎵(GaN)為代表，則可應用在更高階的高壓功率元件(Power)以及高頻通訊元件(RF)領域，雖然同為第三代半導體材料，但應用略有不同且各有所長。
第一代半導體材料包括鍺以及矽，也是目前最大宗的半導體材料，成本相對便宜，製程技術也最為成熟，應用領域在資訊產業以及微電子產業；第二代半導體材料則包括砷化鎵以及磷化銦，主要應用在通訊產業以及照明產業；而第三代半導體以碳化矽(SiC)以及氮化鎵(GaN)為代表，則可應用在更高階的高壓功率元件(Power)以及高頻通訊元件(RF)領域，雖然同為第三代半導體材料，但應用略有不同且各有所長。
氮化鎵主要用在中壓領域、約600伏特的產品，一部分會與矽材料的市場重疊，但氮化鎵有很好的移動性，適用在頻率高的產品，此特性在基地台、5G通訊相關...等高速產品具優勢。
碳化矽有很好的耐高溫以及高壓特性，在高壓(上千伏)、大電流產品擁有極佳的表演舞台。因此，目前市場最看好在EV市場的應用，包括充電樁、電動車逆變器(Inverter)、DC/DC轉換器(conveter)、充電樁等，另還有儲能系統和工業設施。
資料來源:Yole
SiC GaN應用場域
SiC GaN應用場域
關鍵材料掌握在國際廠，台廠集團作戰突圍
關鍵材料掌握在國際廠，台廠集團作戰突圍
目前關鍵上游基板技術掌握在CREE等少數國際廠手中，美國的Cree、II-VI及日本Rohm等，佔據了9成的碳化矽基板出貨量。由於量產難度高，成本也高昂，加上供應量不足，產業仍在等待甜蜜點到來。
目前關鍵上游基板技術掌握在CREE等少數國際廠手中，美國的Cree、II-VI及日本Rohm等，佔據了9成的碳化矽基板出貨量。由於量產難度高，成本也高昂，加上供應量不足，產業仍在等待甜蜜點到來。
碳化矽基板的生產難度在於長晶的源頭晶種來源就要求相當高的純度、取得困難；另外，長晶的時間相當長且長晶過程監測溫度和製程的難度高，第三則是碳化矽長一根晶棒需時 2 週，成果可能僅 3 公分，造成量產的難度。
而氮化鎵發展瓶頸段也在基板段，氮化鎵長在矽上的晶格不匹配，且容易翹曲，如果會往上翹，就要先逆向長氮化鎵在矽上，所以基板也要特別製造，難度頗高。
碳化矽基板的生產難度在於長晶的源頭晶種來源就要求相當高的純度、取得困難；另外，長晶的時間相當長且長晶過程監測溫度和製程的難度高，第三則是碳化矽長一根晶棒需時 2 週，成果可能僅 3 公分，造成量產的難度。
而氮化鎵發展瓶頸段也在基板段，氮化鎵長在矽上的晶格不匹配，且容易翹曲，如果會往上翹，就要先逆向長氮化鎵在矽上，所以基板也要特別製造，難度頗高。
成本降後 第三代半導體商機有望加速起飛
成本降後 第三代半導體商機有望加速起飛
開闢第三代半導體新藍海，更著重在廠商的上下游垂直整合能力，因此IDM廠也已多展開合作、策略結盟或併購，像是意法半導體併購Norstel AB及法國Exagan、英飛凌收購Siltectra ，及日商ROHM 收購SiCrystal。
在產品導入上，以SiC功率模組為例，特斯拉已採用意法及英飛凌產品；而英飛凌則預計，SiC/GaN產品在未來3-5年，其成本有機會降至與傳統Si產品相似程度。
至於中國廠商在政府扶持下，也積極搶進這塊新藍海，主要競爭者有中芯國際、天科合達、三安光電、英諾賽科、山東天岳....等。
開闢第三代半導體新藍海，更著重在廠商的上下游垂直整合能力，因此IDM廠也已多展開合作、策略結盟或併購，像是意法半導體併購Norstel AB及法國Exagan、英飛凌收購Siltectra ，及日商ROHM 收購SiCrystal。
在產品導入上，以SiC功率模組為例，特斯拉已採用意法及英飛凌產品；而英飛凌則預計，SiC/GaN產品在未來3-5年，其成本有機會降至與傳統Si產品相似程度。
至於中國廠商在政府扶持下，也積極搶進這塊新藍海，主要競爭者有中芯國際、天科合達、三安光電、英諾賽科、山東天岳....等。
對台廠而言，目前已著墨數年的集團股，包括具有半導體材料優勢的中美晶(5483)集團、具備第三代半導體晶圓代工量產能力的漢民集團以及自太陽能產業轉入的廣運(6125)集團。
在趨勢上，目前國際廠SiC晶圓生產正逐步從6吋轉進8吋，其中意法近日宣布製造出首批 8 吋SiC晶圓；而台廠目前以4吋為主，並邁向6吋技術，但仍未達規模化生產。
對台廠而言，目前已著墨數年的集團股，包括具有半導體材料優勢的中美晶(5483)集團、具備第三代半導體晶圓代工量產能力的漢民集團以及自太陽能產業轉入的廣運(6125)集團。
在趨勢上，目前國際廠SiC晶圓生產正逐步從6吋轉進8吋，其中意法近日宣布製造出首批 8 吋SiC晶圓；而台廠目前以4吋為主，並邁向6吋技術，但仍未達規模化生產。
鴻海全力布局EV SiC為關鍵拼圖
鴻海全力布局EV SiC為關鍵拼圖
鴻海取得旺宏位於竹科的6吋廠後，將用來開發與生產第三代半導體，特別是電動車使用的SiC功率元件這也是發展電動車的關鍵拼圖。
由於現階段較難直接從上游基板切入，先由6吋廠切入SiC研發，等於有切入點可以接觸相關上下游供應鏈，或是進行相關產品的認證機會，未來待SiC市場化之後，能卡位較為有利的位置。
台積電/世界 布局GaN製程
台積電/世界 布局GaN製程
台積電主要投入GaN 製程技術(GaN on Si及GaN EPI)，目前已開發出150伏特與650伏特兩技術平台，供貨6吋及8吋產品；世界先進則是與設備材料廠Kyma與轉投資 GaN 矽基板廠 Qromis 合作Gan製程， 目前進度順利，最快第四季有客戶新品設計定案 (tape-out)。
第三代半導體 三五族積極搶進
第三代半導體 三五族積極搶進
目前三五族在第三代半導體佈局上，大多朝GaN on SiC(碳化矽基氮化鎵)以及GaN on Si(矽基氮化鎵)兩條路線發展，應用在5G基地台、衛星、國防、能源相關。
其中，穩懋(3105)GaN on SiC已經有穩定出貨表現 ；宏捷科與中美晶集團密切合作；全新(2455)目前GaN on SiC磊晶打入台系國防工業應用客戶，且有兩間美系IDM客戶認證中 ；環宇-KY(4991) 、IET-KY 則布局GaN on Si。
目前三五族在第三代半導體佈局上，大多朝GaN on SiC(碳化矽基氮化鎵)以及GaN on Si(矽基氮化鎵)兩條路線發展，應用在5G基地台、衛星、國防、能源相關。
其中，穩懋(3105)GaN on SiC已經有穩定出貨表現 ；宏捷科與中美晶集團密切合作；全新(2455)目前GaN on SiC磊晶打入台系國防工業應用客戶，且有兩間美系IDM客戶認證中 ；環宇-KY(4991) 、IET-KY 則布局GaN on Si。
IDM委外封測為趨勢 台廠配合客戶接單
IDM委外封測為趨勢 台廠配合客戶接單
第三代半導體產品量產難度在前段，封測廠商則扮演最佳綠葉角色，主要受惠者有日月光、負責功率半導體封裝的捷敏-KY，功率導線架供應商順德、界霖等。目前各家廠商表示均已小量出貨第三代半導體產品，並以GaN為主，但實際放量時間還是要看客戶的進度。
第三代半導體產品量產難度在前段，封測廠商則扮演最佳綠葉角色，主要受惠者有日月光、負責功率半導體封裝的捷敏-KY，功率導線架供應商順德、界霖等。目前各家廠商表示均已小量出貨第三代半導體產品，並以GaN為主，但實際放量時間還是要看客戶的進度。
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製作小組
記者｜王怡茹/萬惠雯/張以忠
設計｜蔡涵綸