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發行期數：第 140 期
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化合物半導體成新興戰場 台灣應掌握發展契機
來源：工商時報網
文／楊瑞臨（工研院產業科技國際策略發展所研究總監） 國際貿易角力和地緣政治影響，加以COVID-19疫情催化下，再度讓世人看到半導體對現今經濟社會的重要性。近年來半導體產業的一大發展趨勢，在於化合物材料的創新應用；包括GaAs（砷化鎵）、InP（磷化銦）等第二代化合物半導體，以及GaN（氮化鎵）、SiC（碳化矽）等第三代的寬能隙材料，由於具備較高的功率密度，或是耐高溫、耐高壓等優異特性，並更適於感測、顯示與照明、電動車、通訊與資安、國防航太等多種用途，因此也愈受各相關產業重視。 國際研究諮詢機構Gartner預估，SiC的電晶體市場於2018至2024年的年複合成長率將高達27％；如以SiC基板搭配GaN磊晶的電晶體市場，同期的年複合成長率將達26％。反映出化合物半導體的應用發展正不斷擴大，同時在國際上也有眾多廠商、甚至是國家爭相投入布局，期能在未來的半導體產業中取得先機。 以CdTe（碲化鎘）以及ZnSe（硒化鋅）化合物半導體起家的美國II-VI公司為例，就運用購併擴展垂直和水平的供應鏈，延伸至第二代、乃至第三代寬能隙半導體產品，是全球第一家試製並發表8吋SiC基板的公司，甚至還自行開發SiC長晶等設備。其產品應用主要在於光通訊、光感測等領域，並積極擴展新興高頻無線通訊與高功率電力電子市場，像是與日本住友電氣合作應用6吋GaN-on-SiC晶圓開發5G通訊設備等，使得該公司能透過國際結盟等策略朝IDM（整合元件製造）廠的模式發展。 日本IDM廠ROHM半導體也是經購併上游的SiCrystal公司，切入SiC晶圓與元件市場，在2020年就推出第四代的MOSFET（金屬氧化物半導體場效電晶體）產品，並透過供應SiC晶圓予瑞士STMicroelectronics（意法半導體）、SiC元件予德國車電零組件製造商Vitesco Technologies等加深國際合作。而在全球SiC晶圓市占高達六成的美國Cree公司，除了在2021年完成出售LED部門、以專注第三代寬能隙半導體業務，並以供貨協定和技術保護來維持市占；同時計畫至2024年將SiC產能提高30倍，也為GaN高頻業務投資10億美元，還與多所學校合作、加強人才培育。 在重點推動半導體產業的國家，化合物半導體牽動了電力、資通訊等相關產業的發展，對於創造國內經濟循環更扮演重要角色。中國大陸自2011年「十二五規劃」就將SiC納為新材料產業，後續更提升為電力電子與第三代半導體產業的發展項目，政府補貼力道也不手軟，希望能擺脫矽基半導體受制於美國的情形；光是2020年中國大陸的SiC晶圓出貨量，就已占全球近9％，預期2025年將成長至16％。 日本及韓國對化合物半導體的推動也不遺餘力，將主力投注在B5G/6G基礎建設及電動車、再生能源等電力應用方向，甚至不約而同針對寬能隙化合物「Ga2O3」（氧化鎵）進行開發。在美國，近期除了美國人工智慧國家安全委員會（NSCAI）特別點名GaN材料及電晶體研發的重要性，另在美國半導體產業協會（SIA）的新任董事成員中，則有多位化合物半導體相關業者加入，顯然對美國半導體產業的影響也與日俱增。 然而，當半導體材料已從原先的矽擴展到更多元的化合物時，向來在全球半導體市場中占有領先地位的台灣，不論是新技術的建立、升級，或是供應鏈業者的營運模式，是否還能延續過去矽基的優勢和利基，就成為我們必須思考的關鍵議題。 從全球化合物半導體產業鏈發展的觀點，目前許多主要廠商都積極運用購併、擴大資本支出、增加研發預算和提升產學合作等，以建立新興化合物半導體的技術能量；在經營策略上也多採取國際供應鏈結盟合作的方式，甚至是配合國家政策的推動，以能串聯產業的上下游，並促進內循環經濟生態體系的形成、帶動擴大產業發展。 台灣雖然已有不少產學研界投入化合物半導體發展並初具成效，但要能夠進一步提升全球競爭優勢，建議必須要強化未來的規畫定位、發展藍圖等，並要能與國際緊密介接。比如國內多家業者都提到在化合物半導體的IC設計、製程設備，甚至是在市場拓展、人才培育等方面都還有待加強，才能夠補足產業鏈中的缺口，打造台灣新一代的半導體生態體系，開創未來「贏」的契機。《原始全文》
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