尺寸小、效率高、散熱快!台廠進攻全球供應鏈就靠這種新材料

【為什麼我們要挑選這篇文章】「第三代半導體」輕巧、高效、低發熱的特性已成為半導體新星,不僅國際大廠積極研發,台廠也早已在供應鏈上布局並在相關領域上應用,除了發展中的 5G、電動車,「第三代半導體」未來還會應用在什麼領域,又會為產業供應鏈帶來哪些影響?(責任編輯:賴佩萱)

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?

第三代半導體已具備商業化量能,國際大廠搶研發

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。

台廠悄悄布局,電動車成新興發展領域

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

今年 6 月,漢磊與旗下子公司嘉晶(3016)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)8 月投資 35 億元,入主砷化鎵晶圓代工廠宏捷科(8086),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。

5G 基地台也要用這種新材料!

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 3.5 GHz 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)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。

氮化鎵快速充電效率高,同步帶動被動元件需求

至於將氮化鎵導入消費性電子領域,則是來自於射頻元件(RF)領域的高速成長。市場調研機構 Yole Développement 預估,氮化鎵在射頻元件滲透率年成長率高達 7 成以上。

以 iPhone 為例,據市場研調機構 TechInsights 分析,射頻元件占 iPhone 總成本的金額,從 11 Pro 的 33 美元,成長到 12 Pro 的 44.5 美元,漲幅超過 3 分之 1,是所有 iPhone 零組件當中,成長比率最高的元件。

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