第三代半导体有高功率密度，可大幅缩小产品体积，在高频、高温与高电压的环境下，仍有极佳效能，特别适用于在 5G、绿能与电动车等新兴市场，遂成为科技产业发展焦点。
根据市调机构 TrendForce 调查显示，2021 年随着各国于 5G 通讯、消费性电子、工业能源转换及新能源车等需求拉升，驱使如基地台、能源转换器（Converter）及充电桩等应用需求大增，使得第三代半导体如氮化镓（GaN）及碳化硅（SiC）元件及模组需求强劲。其中以 GaN 功率元件成长幅度最高，预估今年营收将达 8,300 万美元，年增率高达 73%。
▲ 伴随 5G、新能源车等新兴应用，GaN 需求强劲。（Source：英飞凌）
TrendForce 表示，GaN 主要应用大宗在于消费性产品，至 2025 年市场规模将达 8.5亿 美元，年复合成长率高达 78%。前三大应用占比分别为消费性电子 60%、新能源汽车 20%、通讯及资料中心 15%。截至目前已有 10 家手机 OEM 厂商陆续推出 18 款以上搭载快充的手机，且笔电厂商也有意跟进。
如此庞大的商机，使得全球半导体业者趋之若鹜；虽说欧、美、日等地发展较早且制程较成熟，但台湾本身具备长期硅（Si）开发经验，并拥有完整上、下游供应链，在第三代半导体竞争上具独特优势。因此，台湾化合物半导体业者也“动作频频”；其中，从芯片光电（晶电）分割独立而成的晶成半导体，凭借过往在 LED、III-V 族半导体累积而来的技术、经验，更是积极抢占第三代半导体市场。
倚重厚实基础，晶成锁定光电、微电子应用
“晶成由晶电研发部门分割出来，而 LED 本身就与 III-V 族半导体息息相关，像是 GaN、砷化镓（GaAs）等，所以晶成在这领域已经着墨很久。”晶成半导体董事长施韦接受《科技新报》专访时表示。
施韦透露，晶成于 2018 年成立，有两大发展方向。第一是光电元件，尤其是垂直共振腔面射型激光（VCSEL）；VCSEL 目前已导入许多消费性产品当中，作为感测之用，像是无线蓝牙耳机，屏幕下指纹侦测，又或是大家熟悉的 iPhone 人脸辨识等。而除了感测之外，VCSEL 也用于光通讯，这方面晶成也有布局，例如 25G 光纤通讯等。另外，在光电领域中，晶成另一个发展重点便是目前十分热门的 MicroLED。
▲ 晶成由晶电分割，锁定光电元件和微电子两大领域。（Source：科技新报）
第二个着重的领域则是微电子应用。施韦解释，微电子应用又可分为三种，第一就是与化合物半导体相关，也就是 GaN，用于手机快充头、NB 电源转换，或是一般家电等消费性产品，这是 GaN 十分重要的市场。第二是功率放大器（PA），功率放大器对于 5G 而言是不可或缺的关键元件，而为实现更好的功率转换，晶成也聚焦在 GaN 功率放大器上。最后一项微电子应用，则是滤波器。
剑指第三代半导体商机，晶成锁定消费性 GaN 市场
从上述晶成主要发展业务来看，会发现晶成虽积极抢攻第三代半导体，但却以 GaN 为主，在 SiC 未有太多布局。对此，施韦解释，晶成之所以会选择 GaN，最大原因和原有的技术背景、经验相关。众所皆知，晶成从晶电分割而来，在磊晶部分原先就十分熟悉 AlGaAs、AlGaInP、GaP、InP、AlInP、GaN、InGaP、InGaN 等材料。所以，晶成希望先以原本的基础，在GaN市场站稳脚步后，再往其他方向发展。
“未来当然不排除投入 SiC，毕竟这些材料对晶成而言都不算太难，晶成也有许多人才是这领域出身；只是目前而言，先从熟悉的 GaN 领域开始发展。”施韦补充。
然而，GaN 应用领域甚广，小至消费性产品，大至高功率应用（600V-1,000V），如工业、电动车等，都可说是 GaN 的“守备范围”；而晶成的策略便是“以消费性市场优先、稳扎稳打”。
▲ 晶成在 GaN 布局上，先由消费性电子产品开始。（Source：科技新报）
施韦表示，GaN 和 SiC 特性上有一定的重叠性，GaN 也适合高功率应用，不过 1,000V 以上还是以 SiC 比较合适。所以国际大厂如英飞凌（Infineon）、意法半导体（ST）、罗姆（Rohm）等争相投入，想方设法将 SiC 加速导入电动车、电动车快充站等高压转换应用中。
施韦进一步说明，当然，GaN 做到 700V、800V 以上也不是问题，只不过如同前面所说，高功率市场已有许多国际大厂进驻，不是那么容易打进；同时，高功率市场的技术门槛高，对产品可靠度验证要求也十分严格，必须投入相当大的资源。
所以，施韦认为，在国际大厂把持下，加上要投入太多资源，对于晶成而言，现阶段抢进高功率市场不是“太划算”。也因此，晶成锁定消费性市场，因为对消费性电子产品而言，GaN 也是关键功率元件，不仅充电效率高，体积小的特点也有助于缩小产品尺寸。
▲ GaN 可提升消费性产品充电速度。（Source：pixabay）
施韦强调，晶成主要两大发展方向，就是光电和微电子产品。光电元件有从晶电累积而来的经验（特别是长磊晶），再结合晶成晶圆代工技术，得以实现较佳到生产效率。而在微电子方面，晶成则是与环宇 KY 有深入的策略联盟，进一步强化第三代半导体生产技术，客户基础等。
至于有国外厂商在第三代半导体上已走向 8 寸晶圆，是否会影响台湾业者？对此，施韦认为，确实有此情况，但实际上这些 8 寸晶圆量产良率还是未知数。所以对于晶成而言，首要任务是先将 6 寸晶圆做稳、做好，不宜太冒进；当然，晶成一定也会投入 8 寸晶圆研究，不过未来几年主流应还是 6 寸晶圆。
“总之，对晶成而言，目前第三代半导体布局，就是不要跳入国际大厂已占据的市场，以开发消费性应用为主；等站稳脚步后，再进一步延伸发展。”施韦说。
（首图来源：晶成半导体）
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