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第三代半導體商機發光!一文剖析,台廠競爭優勢與布局進度

2021-08-13
作者: Money DJ

▲第三代半導體高效節能、高功率,成為市場眼中的明日之星。(圖/Money DJ)

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,除了上游材料、晶圓代工、封測全面動員外,鴻海(2317)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 國際廠掌握話語權

第三代半導體以SiC以及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,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,在基地台、5G通訊相關...等高速產品具優勢;而碳化矽優勢在高壓(上千伏)、大電流產品,因此市場最看好在EV市場的應用。

目前第三代半導體不論在材料、IC設計及製造技術上,主要還是掌握在國際大廠手中,像是Infineon 、STM、NXP…等功率元件IDM廠,另外還有三五族IDM廠,如Skyworks、Qorvo;而關鍵的SiC基板則有9成由美國的Cree、II-VI及Rohm旗下SiCrystal所供應。至於國內相關供應商主要集中在上游材料(基板/磊晶)與晶圓代工。

上下游整合成趨勢 台廠團體作戰突圍

由於第三代半導體生產成本高昂,量產具有難度,現階段在國內外趨勢上都朝策略結盟 、購併方向邁進,透過強化上下游垂直整合能力,以期提升良率、降低成本、順利量產。以台灣來看,著墨數年的集團股包括有半導體材料優勢的中美晶(5483)集團、具第三代半導體晶圓代工量產能力的漢民集團及自太陽能產業轉入的廣運(6125)集團。

以中美晶持股51.17%的環球晶(6488)為例,SiC基板會同時發展RF與Power兩大市場,RF會與宏捷科(8086)合作,Power應用會與同集團的車用二極體大廠朋程(8255)合作。目前環球晶4吋SiC基板為小量,主力著眼於6吋碳化矽基板,GaN部分,GaN on Si(矽基氮化鎵)主要是6吋產品,而GaN on SiC(碳化矽基氮化鎵)主要是4吋,未來會轉到6吋。

值得注意的是,台廠在基板的發展仍落後國際廠,包括Cree、Ⅱ-Ⅵ、Infineon等大廠已量產6吋SiC基板,STM更於近期宣布量產首批8吋SiC晶圓;而台廠仍以4吋SiC基板為主,逐步轉往6吋產品,但尚未達到經濟規模。

晶圓代工開發GaN製程 封測廠扮演綠葉角色

晶圓代工部分,主要是配合客戶委外訂單、優化製程能力,目前國內業者以生產GaN元件為主。像是穩懋(3150)十年前即與客戶投入開發第三代半導體,目前應客戶需求,GaN on SiC已經有穩定出貨表現,應用在5G基地台、衛星相關,目前佔營收個位數比重。

晶圓代工龍頭台積電(2330)與其轉投資世界先進(5347)也積極跨足第三代半導體市場。其中台積電主要投入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)。

第三代半導體量產難度在前段,而封測供應鏈則扮演最佳綠葉角色,主要受惠族群有日月光投控(3711)、負責功率半導體封裝的捷敏-KY(6525),以及導線架供應商順德(2351)、界霖(5285)等。目前各家廠商表示均已少量出貨第三代半導體產品,但實際放量時間仍配合客戶的進度。

整體來看,第三代半導體的最大困難還是卡在成本太高,就Infineon預估,SiC、GaN相關功率元件與傳統矽基元件相比,價差約有2-3倍,但預期未來3-5年成本有機會下降。對台廠來說,第三代半導體才在起步階段,對業績貢獻仍有限,業內則估計,等價格降至目前的7成或一半,市場就會開始放大,長期看好成本降後的商機。

(本文由「Money DJ」授權轉載)

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