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台積電、鴻海都看好「第三代半導體」!台灣下一個護國神山?14檔概念股發光

2021-09-24
作者: 財經新報

▲第三代半導體背後商機龐大,鴻海、台積電等企業皆看好其未來發展,有望成為台灣下一個護國神山。(圖/攝影組)

隨著 5G 、電動車的發展,中國十四五規畫投入 10 兆人民幣發展「第三代半導體」,而台廠也挾帶著半導體產業鏈優勢,引領相關概念股脫穎而出,鴻海董事長劉揚偉更是高喊要打造第三代半導體成為台灣下一個護國神山,連台積電都看好未來十年前景大開,顯見背後龐大的市場商機。

第三代半導體發展超過 30 年,因為具有耐高電壓、高電流的特性,相比第一代半導體的矽(Si)、鍺(Ge),以及第二代半導體的砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP),第三代半導體的碳化矽(SiC)及氮化鎵(GaN)更適合用來發展電動車、5G、綠能等終端應用。

第三代半導體將取代部分第一代和第二代半導體需求,如電源晶片針對不同功率與應用,低功率持續使用 Si 製作,高功率體積小使用 SiC;射頻晶片則針對不同功率與應用,部分繼續使用 GaAs 製作,而高頻率尺寸小則可採用 GaN。 

▲ SiC 功率元件 2019~2025 市場規模預估。(Source:Yole Développement)

SiC 功率元件年複合成長達 30%

根據市場調研機構 Yole Développement 的資料顯示,SiC 功率元件在 2019 年的全球市場規模約 5.47 億美元,預估到 2025 年全球市場規模可達 25.62 億美元,年複合成長率高達 30%,最大的應用在電動車逆變器、轉換器、充電樁,以及太陽能與能源儲存終端應用。

以六吋晶圓來說,SiC 的價格就大約是 Si 的 50 倍, 其中長晶、切割、研磨的基板占 SiC 功率元件成本高達 50%,其餘的磊晶占 25%、製造占 20%、後段封測占 5%,因此掌握基板供應量成為發展關鍵,而整合元件製造(IDM)廠由於投入時間較早,發展比代工廠更具優勢。

由於掌握過半基板供應量,SiC 市場由美日 IDM 廠商寡占,並使用自研自製的長晶爐,其中 SiC 基板三雄科銳(Cree)、貳陸(II-VI)及羅姆(ROHM)的市占率就高達 80%,而中國投入 10 兆人民幣力拚第三代半導體自主化,因此長晶及基板的發展也位居領先地位。

▲ 全球 GaN 市場規模預估。(Source:HIS)

全球 GaN 市場規模 2027 估達 45 億美元

根據市場調研機構 IHS 預估,2027 年全球 GaN 市場規模達 45 億美元,成長主要動能包含功率和射頻市場,目前 GaN 功率元件最大的應用在手機、筆電快充電源、軍用,並推估 2023 年後汽車應用比重將快速提升。

GaN 射頻元件的主要應用市場在國防與 5G 基礎建設,因為 5G 需要多個天線提高信號品質,而每個天線都需專用的射頻前端晶片組,因此具有外型縮減,提高使用寬容性優勢的 GaN,即可在相同功率水準下使用數量較少的天線,並有望取代橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)。

目前市場上的 GaN 功率元件以 GaN-on-SiC(碳化矽基氮化鎵)及 GaN-on-Si(矽基氮化鎵)兩種進行製造,其中 GaN-on-SiC 具有散熱優勢,相當適合應用在高溫、高頻的操作環境,因此以 5G 基地台的應用能見度最高,並隨著 5G 走向高頻發展,進入高速成長期。

第三代半導體將成台灣下一座護國神山

華南投顧董事長儲祥生表示,第三代半導體從上游的長晶、切割、研磨的基板,再到磊晶,以及最後的晶圓代工,歐美的發展已經十分成熟,因此像中國十四五計畫也列為重要產業,而台廠還在起步階段,但要發展電動車就勢必要做第三代半導體。

儲祥生指出,台廠挾帶著半導體產業鏈優勢,供應鏈主要分為三大塊,包括發展長晶投入 SiC 基板的環球晶、盛新材料、穩晟材料,延伸的相關概念股有環球晶及其母公司中美晶,還有盛新材料的大股東太極-KY。

儲祥生補充,台廠發展磊晶的有環球晶、嘉晶、全新、英特磊,而晶圓代工廠商有台積電、世界先進、穩懋、宏捷科、茂矽、漢磊、晶成半導體,其中相關概念股又包括晶成半導體大股東富采和環宇-KY,並強調台廠發展第三代半導體,目前仍有難度需要克服,因此發酵需要再等一段時間。

第三代半導體台廠供應鏈布局規畫

環球晶布局第三代半導體超過 4 年,今年斥資逾千億元公開收購德國世創(Siltronic),預計下半年合併完成後,有望成為全球矽晶圓第二大供應商,並與美國長晶設備廠 GTAT 合作, 把以往製作太陽能矽晶圓爐,改裝成 SiC 長晶,並成功進入 6 吋產品階段。

磊晶方面,嘉晶布局第三代半導體研發超過 10 年,擁有磊晶相關專利技術,並具有量產 4 吋、6 吋 SiC 磊晶及 6 吋 GaN 磊晶的能力,而環球晶已與客戶陸續簽訂長約, 看好 SiC 需求較預期強勁,基板已小量出貨,明年上半年將進一步擴展至磊晶。 

晶圓代工方面,台積電看好第三代半導體未來十年商機大開,鎖定快充、資料中心、太陽能電力轉換器、48V 直流電源轉換器、電動車轉換器、車載充電器等五大應用領域,旗下世界先進也積極布局 SiC 及 GaN 的代工生產今年將可進入量產的前期商機。

整體而言,元富投顧表示,第三代半導體潛在市場具想像空間,但發展關鍵在 SiC 基板,短期最大困難在於成本太高,限制滲透速度,而且 SiC 長晶僅能透過試誤法增加良率,所以需要投入大量資金發展,短中期以 SiC 較具潛力,長期則是看好成本降低後商機爆發。

(本文由「財經新報」授權轉載)

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