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爭食5G與太空衛星商機!穩懋囊括全球7成市占 布局10年聚焦高毛利通訊市場

2021-03-19
作者: 林宗輝

▲穩懋董事長陳進財(右)不做低毛利生意,仍將專注於通訊領域;圖左為副董事長王郁琦。(圖/潘重安攝)

作為全球最大的化合物半導體晶圓代工廠,穩懋手中囊括了全球超過7成的功率放大器市占;基本上,只要是智慧型手機,裡面一定會有穩懋生產的功率放大元件,而只要是做射頻通訊元件的廠商,幾乎都是穩懋的客戶。

基於砷化鎵製成的3D光感測元件VCSEL(垂直共振腔面射型雷射),也是穩懋的重要產品。國際專業雷射器大廠Lumentum原本僅給穩懋代工VCSEL元件,不久後也將把最新的光通訊元件交由穩懋代工。穩懋可以說是從光感測到無線通訊,再到光通訊,通吃化合物半導體最高價值的市場。

化合物半導體 市場重要性提高

從GaAs(砷化鎵)到GaN(氮化鎵),化合物半導體在整個半導體市場重要性愈來愈高。雖然目前其產值仍然有限,但其背後代表的未來產業總產值卻已經是天文數字,從手機、汽車、伺服器,甚至未來衛星通訊等,沒有化合物半導體,這些產業都無法運作。

穩懋董事長陳進財接受《財訊》專訪時表示,雖然現在市場上很常用第2代、第3代半導體的概念來區分不同化合物半導體材料,但實際上這些材料並沒有替代的效應存在,彼此之間的特性和適合的應用也不同,就如同最原始的半導體材料,矽仍是現今半導體產業的絕對主流。

陳進財強調,這些不同類型的化合物都會是未來半導體應用的重要環節,用第2類或第3類半導體來稱呼比較適合。而化合物半導體市場隨著電動車、行動通訊甚至衛星通訊等新型態應用的增加,需求也愈來愈大;但這類產品從上游材料、代工製造,到下游設計,技術難度都非常高;尤其是上游的材料部分,至今能穩定供應包含化合物半導體磊晶、基板的業者仍相當有限。

穩懋副董事長王郁琦指出,因為氮化鎵沒有自己的基板,必須附著於外來的基板上,最常用的就是藍寶石、碳化矽及矽基板。而相較於宏捷科使用較低成本的藍寶石為基板,穩懋則以碳化矽為基板,藉以提高效率;不過,由於兩者的晶格常數以及熱膨脹係數都有一定程度的差別,製造出來的產品容易破裂或因熱損壞,這導致第3類半導體通訊元件加工困難,製造良率也低於一般矽製程。

「穩懋10年前就開始研究第3代半導體,3年前就開始交貨。」陳進財說,第2代的砷化鎵以低電壓為主,適合用在手機上,但第3代的氮化鎵可適用於大電壓,相較於砷化鎵可以輸出更高頻的波形,擁有更好的抗干擾能力,目前5G基地台或者是衛星通訊,甚至是自動化工廠內的互聯網通訊系統,基本都需要氮化鎵才能達成。

拉高技術門檻 甩開後進者競爭

不過現在氮化鎵的問題是是太貴,所以只用在高階基地台或衛星裡面,之後成本下降,用在手機裡面可以實現更高頻譜的支援、更小的晶片面積、以及更省電的通訊功耗表現。

陳進財表示,以應用來看,不論是砷化鎵,或者是碳化矽、氮化鎵,都比傳統的矽更適合用在功率元件上;而因為功率元件的製造難度較低,尤其是小功率的元件,相關製造者多,成本也不斷下降,所以現在也可以看到使用氮化鎵的電源產品愈來愈多,價格也愈來愈便宜。

「但穩懋只會專注於通訊元件,因為公司從成立以來就一直注重化合物半導體與通訊元件技術研發,」陳進財認為,再加上通訊技術門檻極高,需要極長時間的投入才能有所累積,不是花錢就能夠得到成果,後進者想進這塊市場難度極高,這能確保公司的穩定獲利。

就整體市場而言,目前第3代半導體產值相對仍低,以穩懋的產能來看,目前800片晶圓就可以滿足大部分客戶的需求,占穩懋營收也僅約5%;相較之下,砷化鎵的產能達4萬片。不過,陳進財強調,就成長率來看,穩懋2020年砷化鎵整體出貨成長為20%,但氮化鎵產值年成長卻高達50%。

隨著5G與其他先進通訊應用的起飛與普及,穩懋已宣布要在南科投入850億元進行產能擴充的計畫,第1期將支出26億元興建廠房,今年就會開始動工。陳進財表示,完工後的產能將會較現在翻倍成長。

投入850億擴廠 產能將倍增

除了氮化鎵外,穩懋也布局磷化銦材料的技術與應用。磷化銦雖然在電子遷移率稍遜於砷化鎵,但卻擁有比砷化鎵更高的功率密度,這使得磷化銦成為新一代的5G毫米波等的功率放大器重要技術選項。同時,磷化銦在光通訊中同樣擁有極佳的技術優勢,而這也是Lumentum之所以願意在穩懋投產未來光通訊元件的重要原因之一。

面對中國業者積極擴產,陳進財表示,中國政府投入了大筆資金發展第3代半導體,上游材料也有不少著墨,三安、海威華芯等都有一定的第3類半導體方案代工能力。然而,真正需要關注的是中國的晶片設計公司,就如同過去中國發展半導體時,下游晶片設計公司如雨後春筍般設立,產值增長驚人。中國過去在射頻技術方面著墨較深,剛好能和第3代半導體互相配合;台灣這方面的技術能力較弱,投入的業者較少,因此需要特別關注。

▲看好化合物半導體通訊商機,穩懋投入850億元擴增產能。(圖/資料室)

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