三五族
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中國限鎵鍺1／中國8月限出口「一石三鳥之計」 爭取談判籌碼次次都見效
美中爭霸戰場來到半導體關鍵材料，中國限制鎵、鍺出口政策在8月1日正式生效，儘管中國對這兩個元素掌握度8成以上，專家與業者一致認為這招短期有效、長期影響有限，「中國意在爭取對手不要再次進逼、爭取談判籌碼」，至於美中科技戰火何時止息？「要等明年美國大選後才會明朗。」中國藉稀有元素或稀土爭取國際經貿情勢轉圜的作法，有前例可循，且國際次次都買單。中國對微量金屬及稀土的市占率有5成以上，中國「北方稀土」網站首頁跳出「中東石油，中國稀土」大字，足見大陸對手握關鍵材料籌碼的自信。2010年中日爆發釣魚台主權爭議，2017年起的美中貿易戰，中國祭出稀土配額限制或提高出口關稅，導致稀土價格震盪，令國際態度軟化。這次美中半導體大戰中，由於中國須自荷蘭、日本進口半導體先進製程所需設備，美國遂攜手荷、日共同圍堵中國矽晶圓發展、今年1月達成半導體設備出口管制協議，如今中國也開始反制，其商務部、海關總署8月1日起正式對鎵、鍺相關物項實施出口管制。鎵、鍺在元素週期表是三五族「非鐵金屬」，是稀有金屬元素、還稱不上稀土，但引發國際聯想中國會把禁令延伸到稀土。（圖／翻攝北方稀土公司官網、東方IC）前聯電先進技術開發處長、現為科技業顧問周孝邦表示，這次限制的鎵、鍺在元素週期表是三五族「非鐵金屬」，是稀有金屬元素、還稱不上稀土，不過「原物料對半導體製程非常重要，出這招甚至比限機台更兇悍，所以中國選擇用這個來卡脖子」。 「會挑選鎵、鍺，中國經過一定思考」，工研院產業科技國際策略發展所總監楊瑞臨介紹，矽、鍺是第一類半導體所用的材料，鎵則是第二、三、四類「化合物半導體」材料；「第一類半導體主要用於運算，製造邏輯晶片用於電腦手機、HPC甚至AI，就像人的大腦；二、三、四類半導體則用於加速傳導，如人的感官，應用在手機與電信基地台、雷達、衛星等協助功率放大，以及幫助提升能源轉換效率的電力控制系統」。中國對鎵、鍺兩個元素掌握度8成以上，也因化合物半導體製程與供應鏈相較矽晶圓簡單、向歐洲技轉不少技術，中國二、三類化合物半導體發展腳步在世界前段。周孝邦指出，除了稀土與微量金屬原料被中國把持，還有光阻、光阻清洗劑等世界只有日、德、美少數百年大型企業掌握，台灣也有這種技術，但因規模經濟不足，自製不具效益。工研院產業科技國際策略發展所總監楊瑞臨認為，中國這次對鎵、鍺限制，希望在化合物半導體發展保持領先，以及對美方陣營的進逼表態。（圖／取自工研院官網、包頭鋼鐵網站）「中國禁鎵鍺，有『一石三鳥』之效，首先確保在現今產業高速成長階段足以自用，二在反制要對手不要更過分，三是進一步爭取與美國談判。」楊瑞臨分析。楊瑞臨表示，稀土礦源分散、開採過程造成環境負擔，鎵、鍺則是鋅、鋁冶煉過程的副產品，對環境造成嚴重汙染，各國因此十多年前停止生產、令中國獨大，但中國斷貨潛在疑慮出現後，美國、日本、歐盟都建立安全儲量意識，也蓄勢重啟稀土及微量元素生產，不過是用「新科技環保製造、同時發展回收技術」，歐盟更重新准許境內開發、美國川普當政時甚至正面鼓勵，他評估發展新稀土供應鏈約需要兩年，這時間足以讓美國與中國開啟協商。儘管8月1日起中國鎵、鍺出口採逐單審批非全面禁運，業內人士解讀這是「仍對好朋友放行。」此外，美國開始派重量級官員國務卿布林肯、財政部長葉倫相繼赴中拜訪，ASML先進DUV被禁、但已出貨的DUV零件及設備維修仍可以賣中國，「美中雙方關係已見和緩」，楊瑞臨觀察；至於科技戰火何時止息，必須等到明年美國總統大選後才明朗。
美國CHIP4戰台廠2／第三代半導體「黑馬」美握九成 鴻海台達電拚突圍
今年的國際半導體展上，化合物半導體繼續成了市場心焦點。環球晶董事長徐秀蘭也指出，化合物半導體是第三代半導體市場黑馬，預計2027年碳化矽（SiC）元件市場可達63億美元，「但台廠缺乏上游原材料的生產能力。」CTWANT記者現場觀察，今年的國際半導體展雖特別成立的「化合物半導體專區」，基本上，參展廠商仍是以設備廠為主，最關鍵的上游原材料，則僅有代理商參展，直接印證徐秀蘭所言。華冠投顧分析師劉炯德說，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，成了台廠發展第三代半導體必須解決的關鍵瓶頸。回顧60年半導體產業的發展世代，主要是以其原料來區分，第一代初期是鍺（Ge），但有容易發熱失控的問題，逐漸由矽（Si）所取代也成為主流；第二代則是砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為主的三五族，具備高頻、低雜訊、高效率及低耗電等特性。而第三代半導體以碳化矽以及氮化鎵（GaN）為代表，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，碳化矽由於其耐高溫及高壓特性，市場最看好在電動車（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。工研院電光所博士顏志泓說，因為矽基板有其效能限制，特別是現在電子產品需要的是高頻、高壓等，這些就是靠化合物半導體來解決，只不過成本還是化合物半導體最大的問題。從價格來看，一片8吋的矽基板價格約100美元，6吋的碳化矽基板價格就要3000美元，而如果是氮化鎵（GaN）基板，一片小小的2吋也同樣要價3000美元。為了成為不缺料的代工廠，鴻海也搶進第三代半導體領域。（圖／翻攝自鴻海官網 ）為了搶入化合物半導體市場，除了半導體廠商外，現在連下游廠商也向上延伸布局，包括鴻海（2317）旗下鴻揚半導體宣布投資5億元取得盛新材料10%股權，試圖掌握上游原材料。鴻海S事業群總經理陳偉銘表示，SiC是電動車的重要元件，基板是SiC供應鏈的關鍵材料，不但占SiC元件成本比重高，且直接影響到元件的品質，藉由本次募資案的參與，掌握關鍵的基板供應，建立集團在SiC供應鏈上的競爭優勢，為集團在EV產業提供可靠的助力。不僅鴻海，連台達電（2308）旗下專注於氮化鎵（GaN）功率半導體的子公司碇基半導體，也宣布完成新一輪4.56億元新台幣增資，由台達電、力智電子（uPI）、中美矽晶（SAS）、日商羅姆半導體（Rohm）等注資，共同加速GaN功率半導體技術的發展。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。目前全球導電型SiC基板供應龍頭廠為Wolfspeed，市占率高達6成，其次為羅姆（ROHM）與意法半導體（STM），半絕緣型碳化矽基板包括Wolfspeed、昭和電工（Showa Denko）、ROHM、Qorov、安森美（Onsemi）與恩智浦（NXP）等。目前全球導電型SiC基板供應龍頭廠為Wolfspeed，市占率高達6成。（翻攝自Wolfspeed臉書）