第三代半导体钱潮滚滚,富采集团如何靠秘密武器晶成巧夺商机

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,仍有极佳性能,特别适用于在5G、绿色能源与电动汽车等新兴市场,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通信、消费性电子、工业能源转换及新能源车等需求拉升,驱使如基站、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)组件及模块需求强劲。其中以GaN功率组件增长幅度最高,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,年复合增长率高达78%。前三大应用占比分别为消费性电子60%、新能源汽车20%、通信及数据中心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,且笔记本厂商也有意跟进。

如此庞大的商机,使得全球半导体企业趋之若鹜;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,台湾化合物半导体企业也“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,凭借以往在LED、III-V族半导体累计而来的技术、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。第一是光电组件,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其中,作为传感之用,像是无线蓝牙耳机,屏幕下指纹侦测,又或是大家熟悉的iPhone人脸识别等。而除了传感之外,VCSEL也用于光通信,这方面晶成也有布局,例如25G光纤通信等。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,锁定光电组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组件,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没有太多布局。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、电动汽车等,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加速导入电动汽车、电动汽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也是关键功率组件,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。光电组件有从晶电累计而来的经验(特别是长磊晶),再结合晶成芯片代工技术,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寸芯片,是否会影响台湾企业?对此,施韦认为,确实有此情况,但实际上这些8寸芯片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寸芯片做稳、做好,不宜太冒进;当然,晶成一定也会投入8寸芯片研究,不过未来几年主流应还是6寸芯片。

“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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