一文看懂台湾第三代半导体供应链
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2021-04-20 08:15
第三代半导体是未来十年最关键的半导体技术，涉及新能源、电动车、国防和航太工业的发展。但在全球第三代半导体竞赛中，中国台湾的实力又如何呢？
过去电动车都使用硅制成的IGBT 电源转换芯片，但特斯拉Model 3 首次采用意法半导体制造的碳化硅元件，为电动车转换电能。根据英飞凌提供的数据，同样一辆电动车，换上碳化硅芯片后，续航力能提高4%，由于电动车每一分电源都极为昂贵，各家车厂都积极布局碳化硅技术。英飞凌预期，到2025 年，碳化硅芯片将占汽车电子功率元件2 成。
2018 年，日本罗姆半导体宣布，在2024 年之前将增加碳化硅产能16 倍。法国雷诺汽车也宣布，和意法半导体结盟，所需的碳化硅芯片由意法半导体独家供应。2019 年，德国福斯集团跟美国Cree 合作，由Cree 独家和福斯合作发展碳化硅技术，同年Cree 也宣布投资10 亿美元，兴建巨型碳化硅工厂。所有人都已经看到，过去汽车是否省油，是由引擎决定，未来电动车要如何省电，则是由第三代半导体技术决定。
台积电：布局多年，已能改用8 吋设备生产
台积电在这个领域，早已发展多年，其他台湾公司是向欧洲技转，但台积电则是自己花钱，由最基础堆叠不同材料的外延技术开始研究。外界观察，台积电仍是以硅基板的化合物半导体为主，这种技术在通讯上应用有限，但在电动车等应用上相当有竞争力。根据台积电年报，台积电在硅基板氮化镓上，2020 年已开发出150 伏特和650 伏特两种平台。台积电将因此搭上电动车第三代半导体的成长大潮。去年2 月，宣布和台积电合作，台积电已经为意法生产车用的化合物半导体芯片。
事实上，在消费性电子用的电源转换芯片上，外资指出台积电从2014 年开始就帮爱尔兰的IC 设计公司Navitas 代工生产。2021 年，Navitas 宣布，他们已经卖出了1,300 万个第三代半导体变压器，目前每个月出货量达到100万个，良率几乎是百分之百。由于Navitas 在这个领域拥有5 成市占率，也证明台积电早已悄悄靠第三代半导体在赚钱。
这种化合物半导体目前主要仍在六吋的设备上生产，但台积电的技术现在已能改用8 吋设备生产，效率更高。这项技术发展成熟之后，台积电旧有的8 吋厂，由于折旧早已完成，换上化合物半导体新应用，获利还会进一步提高。
世界先进：大力发展硅基的氮化镓芯片制造技术
世界先进因为拥有大量8 吋的设备，也跟台积电采取相同的策略，大力发展硅基的氮化镓芯片制造技术，以提升附加价值。世界先进董事长方略受访时表示，正积极建立完整的氮化镓加工技术，除了前后段制程都自行完成，也会建立自己的晶圆薄化技术。
中美晶：入主宏捷科，整并技术与市场资源
中美晶则是另一股积极投资第三代半导体的势力，除了去年底成为宏捷科最大股东，切入通讯用化合物半导体制造外，财讯采访得知，中美晶旗下环球晶第三代半导体基板技术也逐渐成形，但仍需克服良率和成本问题。
同时，中美晶也在悄悄整合资源，另一路布局切入车用第三代半导体市场。中美晶董事卢明光的长子卢建志，目前是茂矽董事。茂矽年报中揭露，茂矽正在积极发展氮化镓的快充技术。卢明光目前出任大同董事长，大同也有自制国产电动大巴电力系统的技术，财讯采访卢明光，他也是朋程董事长，卢明光表示，目前6 吋的硅晶圆价格是20 美元，6 吋的碳化硅要1500 美元，当碳化硅成本能降到750美元，车用碳化硅的MOSFET 就有机会普及，他估计「大概还要5 年以上」。
汉民集团：从基板到代工技术，体系完整
汉民集团则是最早布局化合物半导体的公司，在结束瀚薪之前，汉民从车用化合物半导体芯片设计（瀚薪），基板和外延技术（嘉晶），到代工制造（汉磊），体系十分完整。汉磊也是台湾少数同时能制造氮化镓和碳化硅芯片的公司，也因此，瀚薪的解散更让人觉得不寻常。
晶成：硅基氮化镓功率半导体制造技术
此外，富采（原晶电）由于LED 制造原本就需要化合物半导体外延技术，2018 年也将旗下代工事业分割出来，成立晶成半导体，专攻化合物半导体制造。2019 年，环宇-KY 也投资晶成，目前晶成也有能力提供硅基氮化镓功率半导体制造服务。
根据张翼观察，目前台湾在第三代半导体领域，是「制造强，两端弱」，做代工制造的公司很多，但有能力设计第三代半导体IC 设计的公司却不多。高频电路设计需要数学、物理、电磁波理论基础，功率IC 设计需机电（机械、电子、电机）整合背景，设计人才非常稀有。另外，台湾也需要突破基板制造的技术；例如，制造通讯IC 需要绝缘碳化硅基板，如果台湾有能力自制基板，稳懋和宏捷科的发展会更为快速。
与欧美厂商仍有差距
在发展第三代半导体上，不管中国台湾还是中国大陆，与欧美仍有不小的差距。名列全球前10 大半导体厂英飞凌，高级经理高金萍接受财讯采访时表示，目前全球主流车厂电动车规格已往800 伏特高压平台发展，意即对台厂来说较为困难的碳化硅将成主流。英飞凌发展碳化硅技术超过25 年，已有20 家车厂在使用及评估英飞凌的碳化硅产品。
高金萍指出，未来不只电动车需要第三代半导体，从提升太阳能发电效率，缩短电动车充电时间，到提高数据中心的用电效率，缩小行动装置电源体积，都用得上这项技术。
目前，中国大陆也拼命投资第三代半导体，如华为投资碳化硅外延片厂商瀚天天成；长期生产LED 的三安光电，也因为使用的材料相近，发展受到瞩目。但业界人士透露，以三安光电为例，化合物半导体产能约为1,500 片，跟台湾稳懋、宏捷科数万片的产能相比，仍有不小差距。
来源：财讯
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