矽基半導體
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半導體新戰場1／打破地緣政治僵局 60家台日化合物半導體廠10月大陣仗合體找解方
美中爭霸從貿易戰打到科技戰，美國去年9月禁止高階晶片出口中國，日本今年5月跟進，公布半導體設備出口限制，使得中國8月出手反制，限制鎵、鍺出口，一舉將戰線從技術設備人才，拉到「化合物半導體」，同時加速台日半導體產業抱團。CTWANT記者調查，10月26日登場的台北國際光電週，以化合物半導體為重頭戲，參展規模150家創新高、6個國家地區，光是台日兩國就有超過70家科技廠大陣仗參與。在半導體產業發展初期，日本一度超越美國，使得美國1986年祭出「美日半導體協議」，加上台灣及南韓半導體產業崛起後，使得日廠全球市佔率節節敗退，近年疫情引爆晶片荒及美中科技爭霸，全球供應鏈在地緣政治危機下重組，給了日本趁勢重返半導體大國的機會，不但去年8月由八家大廠組建國家晶片隊「Rapidus」，今年6月也重修「晶片戰略」，訂下2030年產值達3.3兆元的目標。日本的半導體產業以設備及關鍵原料為主，掌握半導體產業鏈中的最上游，握有全球半導體關鍵生產原料主導權，而這次日本加入美國陣營，禁止半導體設備出口中國，反遭中國限制鎵鍺出口，這對日本「化合物半導體」影響，引來業內高度關注。工研院產業科技國際策略發展所研究總監楊瑞臨指出，「現在用於電腦、手機運算的是矽半導體、屬於第一類半導體；化合物半導體是第二、三類半導體，用於加速傳導，應用有所差異」。化合物半導體中的砷化鎵（GaAS）為第二類，用於手機、基地台功率放大器，碳化矽（ SiC）、氮化鎵（GaN）等為第三類，碳化矽多用在電動車、工控的動力系統，氮化鎵則用在功率大、電壓高的潔淨能源電源供應器。台北國際光電週展覽繞著化合物半導體製程而設「化合物半導體」專區，日商Disco將演示以雷射切割晶圓技術。（圖／翻攝Disco官網）日本第一大碳化矽（SiC）功率半導體製造商三菱電機，日前宣布加大兩座SiC晶圓廠投資，其位於熊本縣合志市的工廠有6吋晶圓產能，正在擴張中，這座晶圓廠距離台積電約10分鐘車程。去年市場盛傳，台積電在第三類半導體領域鴨子划水，對此台積電董事長劉德音曾回應，「第三類半導體產值偏小，無法與矽基（SILICON BASE）半導體相比。」三菱電機總工程師多留谷政良，在8月23日台北自動化展中接受本刊訪問時表示，「儘管矽、碳化矽半導體在製程與應用上有所差異，但基本道理相似，因此人才是同一批」，台積電迅速發展後對半導體人才需求更緊迫，帶動當地大學院校積極培育半導體工程師，多留谷政良評估，「這部分人力缺口要能補上，至少要5年時間」，此期間台日半導體人才勢必緊密交流。事實上，今年7月間，三三會組成北海道經貿參訪團赴日，與日方討論最為熱烈就是半導體產業議題。三三會理事長林伯豐表示，「日本曾經是半導體製造的強國」，1986年日本生產的半導體產品全球市佔率曾高達45％，上個月的日本行，特別提出應在晶圓材料、廠務設備、人才，以及共同研發電動車、物聯網、人工智慧、元宇宙應用，尋求新南向市場的合作。此外，工研院與日本德山、國內筑波科技共同合作的化合物半導體實驗室也在8月初正式成立，號召化合物半導體自主材料生產技術平台，從事粉體製程及晶體驗證，從原料、磊晶到封裝測試。今年7月間，三三會組成北海道經貿參訪團赴日，與日方討論最為熱烈就是半導體產業議題。圖為參訪三菱電機6吋碳化系晶圓廠。（圖／三三會提供）而10月26日登場的台北國際光電週，將以「次世代化合物半導體國際研討會」及「化合物半導體產業領袖高峰會」為主角，台日廠首度在化合物半導體領域大規模參與。主辦單位台灣光電科技工業協進會（PIDA）執行長羅懷家指出，台灣、日本在化合物半導體領域的合作將加深、加速。台北國際光電週展覽繞著化合物半導體製程而設「化合物半導體」、「精密光學」、「光電檢測」、及「矽光子與雷射」4大主題。羅懷家指出，化合物半導體製程的材料、壓力、溫度要求與矽不同，並預告可能發表國際大廠競逐的8吋碳化矽（SiC）標準，應用在高頻高速的電動車、高鐵動力系統。同時日商Disco將演示以雷射切割晶圓技術、有別於以往用鑽石線切割，京瓷（Kyocera）展出化合物半導體封裝，日本NTT先進科技公司展出化合物半導體設備商。化合物半導體展區國內參展廠商包括環球晶（6488）、穩懋（3105）、中鋼碳素（1723）、光電檢測閎康（3587），光學佳凌（4976）、明基BenQ等；台灣超微高學的AI光學設備能把晶圓放大數百萬倍檢測表面裂痕，甚至可以做到「透視」內部瑕疵，「原理跟哈利波特『隱形斗篷』一樣，是利用折射」。一位科技業內人士觀察，日本對此番化合物半導體發展相當積極，因當局亟欲振興國內經濟，希望能夠抓住電動車動力系統、智慧製造、AI應用商機；在1980日本半導體黃金年代的從業人士們面臨退休，在鼓勵終生工作的氛圍下，有餘裕與眼界再投入產業以及促進台日雙方合作。
美國CHIP4戰台廠3／五大集團重兵部署 爭食電動車電源新藍海
「第三代半導體是未來各國搶占電動車、新能源，甚至國防、太空優勢，不能忽視的關鍵技術，誰在這個領域領先，誰就能在這個領域勝出，有機會成為下一個台積電。」華冠投顧分析師劉炯德說，目前有台積電（2330）及鴻海（2317）等五大集團重兵佈署中。第三代半導體之所以大舉襲來，關鍵就是特斯拉（Tesla），工研院指出，原本半導體的應用都是以光為主，但是特斯拉的電動車將需求轉向，變成主要應用領域在電源部分。當需求轉向電源領域，是之前台灣比較不重視的領域，畢竟台灣所擅長仍是數位及通訊相關IC設計，對於電源相關人才也較為缺乏。為此，行政院去年也擬定推動由企業、大學共同設立3-5所半導體研發中心，預計每年新增1萬名半導體人才，協助半導體產業突破1奈米技術節點。而台灣在第三代半導體的發展現狀是「製造強，兩端弱」，產業人士告訴CTWANT記者，也就是從事代工製造的公司很多，但生產上游原物料及IC設計的公司卻不多，而相較於現在的矽基半導體，高頻電路設計需要數學、物理、電磁波理論基礎，功率IC設計需機電（機械、電子、電機）整合背景，設計人才非常稀有。環球晶與國立陽明交通大學共同合作成立化合物半導體研究中心，攜手研發第三代半導體材料，期能快速建立台灣的化合物半導體產業鏈。（圖／業者提供）另外，如同環球晶董事長徐秀蘭所言，台灣也需要突破基板製造的技術。例如，製造通訊IC需要絕緣碳化矽基板，如果台灣有能力自製基板，穩懋和宏捷科的發展會更為快速。劉炯德說，對台廠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、台積電（2330）及鴻海（2317）。中美晶集團下的子公司環球晶與GTAT簽約，取得碳化矽晶球長約，在SiC與GaN的技術開發已取得優異成果，目前4吋、6吋碳化矽基板已量產出貨；另外環球晶透過轉投資世界第二大砷化鎵代工廠宏捷科（8086）、專精半導體先進製程特殊氣體的台特化、車用二極體模組朋程（8225），與生產高效能GaN功率轉換元件的Transphorm，建立材料、IC 設計、代工、封裝的垂直整合產業鏈，產品守備範圍更橫跨第一代（矽）、第二代（砷化鎵）、第三代半導體（SiC/ GaN）與特殊氣體。漢民集團耕耘化合物半導體超過10年，旗下漢磊（3707）與轉投資磊晶廠嘉晶（3016），分別專注在晶圓代工與生產磊晶材料領域，今年隨著化合物半導體應用被市場重視，漢磊與嘉晶（3016）營運也展現出初熟的成果。廣運集團旗下廣運（6125）和太極（4934）去年合作成立孫公司盛新材料科技公司，成功跨足第三代半導體材料碳化矽（SiC）上游長晶技術領域，目前已擁有4吋及6吋碳化矽（SiC）的導電型（車載應用）及半絕緣型（5G通訊應用）及自製晶種的技術能力，其中4吋SiC已開始進入量產。台達電透過子公司碇基半導體布局加速GaN功率半導體技術領域。（圖／報系資料庫）鴻海（2317）買下旺宏6吋廠，成立鴻揚半導體，專注於碳化矽製造，同時為了完備第三類半導體布局，與SIC（碳化矽）基板廠商盛新科技簽立入股合約，投資5億元取得盛新材料10%股權。台積電在第三代半導體的進程上，也是相對領先的，包括在矽基板氮化鎵上，2020年已開發出150伏特和650伏特兩種平台。工研院指出，第三代半導體在生產製程上，除了曝光機可以共用外，基本上其他設備都需要重新建置。2021年2月，意法半導體宣布和台積電合作，由台積電為意法生產車用的化合物半導體晶片。另外，轉投資的世界先進（5347）因為擁有大量8吋的設備，也跟台積電採取相同的策略，大力發展矽基的氮化鎵晶片製造技術，以提升附加價值。
SEMI聯手鴻海 9日線上共推化合物半導體
國際半導體產業協會（SEMI）宣布與鴻海集團合作，將在SEMICON Taiwan 2021國際半導體展－功率暨光電半導體週線上論壇中，與鴻海研究院共同舉辦「NExT Forum」活動，此舉是鴻海研究院成立以來首次公開大規模發聲，更可以視為是鴻海集團布局半導體事業的指標之一，全力鎖定化合物半導體項目。為期3天議程的功率暨光電半導體週活動，由SEMI全球行銷長暨台灣區總裁曹世綸及鴻海集團董事長暨鴻海研究院院長劉揚偉兩大產協巨擘聯手，將第一天以領袖對談方式揭開序幕，成為整個活動的高潮，並規劃在第3天9月9日登場的NExT Forum，鎖定了剖析化合物、車用半導體的創新應用與技術發展的主軸，並邀請到英飛凌、意法半導體、台積公司、穩懋半導體等半導體大廠參加，並擔任演講貴賓。曹世綸指出，台灣半導體產業以現有的矽基半導體生態系與研究能量作為良好基礎，透過協會力量整合國內、外主要廠商與官、學、研界，共同打造跨國、跨領域協作整合平台，藉由建構完整的化合物半導體供應鏈，協助台灣擴大成為更大的全球半導體生態圈。因此，對於保持台灣在化合物半導體的優勢上，具有必要性與即時性。今年1月4日成立的鴻海研究院，無疑是鴻海集團半導體研究能量最無足輕重的單位，劉揚偉則認為，台灣過去憑藉著矽半導體支撐整個ICT產業鏈，在全球科技產業扮演著關鍵角色，如果在寬能隙半導體領域上，我們能夠逐步發展成矽半導體的高度，不僅延續台灣在半導體產業的優勢，也將為全球科技產業與經濟發展持續做出貢獻。SEMI指出，全球皆已將化合物半導體列為國家重點發展項目，對台灣而言，化合物半導體人才的培育，成為為穩固台灣半導體產業地位的關鍵。目前台灣政府推展的「化合物半導體計畫」，應整合產、官、學各界資源，推動人才培育規劃，從人才培育著手建立技職人力人才庫。以穩固台灣在化合物半導體全球產業鏈的領先與關鍵地位。我國政府在支持半導體產業發展有兩大計畫，分別是今年啟動的「Å世代半導體-先端技術與產業鏈自主發展計畫」及明年將啟動「化合物半導體先進製造技術研發與關鍵應用發展計畫」。