鴻海、比亞迪、IDM風雲會　布局第三代半導體逐鹿中原
電子時報00:06何致中／綜合報導

新世代半導體發展趨勢風起雲湧，醞釀20多年的氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)並非嶄新的「黑科技」，但隨著無線通訊技術、充電技術越來越需要具「高功率密度」特性的寬能隙(WBG)元件，GaN、SiC等明顯優於主流矽基(Si-Based)半導體的性能備受重視。

特別是在「未來車」相當有機會成為下一個資通訊產業革命的主戰場的此刻，欲想在電動車卡位的龍頭集團業者無不摩拳擦掌。除領頭的國際IDM大廠包括英飛凌(Infineon)、意法半導體(STM)、Cree、羅姆(Rohm)等業者外，中系功率半導體與電動車大廠比亞迪集團，以及台灣EMS龍頭的鴻海集團，紛紛著手對於SiC、GaN領域更深遠的布局藍圖。而針對近期包括兩岸、海外等龍頭大廠布局狀況，以下為DIGITIMES所作整理。

IDM廠轉向8吋廠生產　凸顯領跑者角色

儘管台系業者包括鴻海、中美晶、台積、聯電、富采投控、漢民、穩懋等，力求大打跨界集團戰儘速合縱連橫。惟領跑的國際IDM大廠「轉進8吋晶圓廠」生產已然增速，包括意法、羅姆等，近期英飛凌也宣布與Panasonic共同量產8吋矽基氮化鎵(GaN-on-Si)新品，預期2023年上半新品將進入市場。

而此舉正是力圖突破目前第三代半導體元件價格明顯高於矽基元件2~3倍的主要方向之一，目前主流的6吋廠產能也不足以因應未來被廣泛應用於3C充電領域的GaN-on-Si元件。

英飛凌大中華區總裁蘇華、意法亞太區副總裁暨台灣區總經理Giuseppe Izzo等也公開指出，第三代半導體領域IDM大廠們已經卡好最佳位置，GaN、SiC的市場接受度目前看來也比預期快。

IDM廠在技術、產品組合、整體解決方案都相當完整，甚至是第三代半導體在材料以外的各種電源IC週邊包括驅動器、MCU等全方位配套策略，目前恐怕仍是寬能隙元件領域發展最全面的主力。

比亞迪、鴻海各自出招　共逐EV、第三代半導體大計

鴻海總裁劉揚偉於SEMI論壇中指出，EV將持續替第三代半導體的SiC、GaN鋪路，未來也可望成為一座「新護國神山」。

新世代化合物半導體潛力高　新護國神山待醞釀

事實上，化合物半導體也包括一般稱為第二代半導體的砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等等，穩懋副董事長王郁琦指出，化合物半導體繼5G RF應用、手機用3D感測應用等，後續包括未來的6G、衛星通訊、車用光達(LiDAR)、生物辨識等，在在都需要更多的化合物半導體，也將成為次世代半導體關鍵之一。

整體來看，舉凡光學元件、充電元件、通訊元件等，囊括寬能隙材料的第三代半導體潛力持續被市場重視，而不管是業界老鳥或集團新兵，組隊大打世界盃的風雲集結態勢為現在進行式，更可能往國家產業戰略方向角度前進，這也回應鴻海總裁劉揚偉所述，台灣已經在矽半導體享有高度成就，如何複製到剛起步的第三代半導體，打造一座「新護國神山」，更是未來產官學研界重點任務。

隊長資料整理：

TrendForce示，2021 年各國 5G 通訊、 消費性電子、工業能源轉換及新能源車等需求拉升，驅使基地台、能源轉換器（Converter）及充電樁等應用需求大增，第三代半導體氮化鎵（GaN）及碳化矽（SiC）元件及模組需求強勁。氮化鎵功率元件成長幅度最高，預估今年營收將達8,300萬美元，年增率高達73%。據TrendForce研究，氮化鎵功率元件主要應用大宗為消費性產品，至2025年市場規模將達8.5億美元，年複合成長率高達78%。前三大應用占比分別為消費性電子60%、新能源汽車20%、通訊及資料中心15%。據TrendForce調查，截至目前有10家手機OEM廠商陸續推出18款以上搭載快充的手機，且筆電廠商也有意跟進。
全球SiC功率市場規模至2025年將達33.9億美元，年複合成長率達38%，前三大應用占比將分別為新能源車61%、太陽能發電及儲能13%、充電樁9%，新能源車產業又以主驅逆變器、車載充電機（OBC）、直流變壓器（DC-DC）為應用大宗。

漢民科技集團，控股公司。打入華為5G基地台供應鏈。
旗下「嘉晶」(61.2%)為國內前二大磊晶矽晶圓供應商。
旗下「漢磊科技」(100%)為國內最大功率/類比IC晶圓代工廠、全球第九大矽磊晶圓廠，生產MOSFET、IGBT及二極體。
4吋廠600~1200V SiC SBD/MOSFET已量產。
6吋廠1700V SiC SBD/MOSFET已量產

SiC晶圓薄化可達100微米。
因應5G、電動車應用帶動功率半導體需求，研發WBG寬能隙材料的GaN氮化鎵、SiC碳化矽製程，漢磊旗下三座晶圓廠都已通過車規認證並量產。
去年EPS-1.64元。今年上半年EPS 0.07元轉虧為盈。
今年7月營收6.31億元續創新高，月增4.43%、年增41.08% 八月營收再創新高

漢磊布局化合物半導體超過10年，這將是未來營運主軸，近2年策略上正往氮化鎵、碳化矽、車用MOSFET、二極體、靜電保護等TVS等5類別發展，特別鎖定車用相關，今年已看到成效，由於碳化矽與氮化鎵產品價格比一般半導體高，對漢磊營收或獲利都會有幫助。漢磊下半年到明年上半年營運展望皆樂觀，因為還有很多客戶排隊要產能，「客戶追單仍多，產能滿到年底沒有問題」。惟上半年剛虧轉盈，EPS還未顯現，
詳細更多第三代半導體個股資訊 以及鴻海集團、環球晶集團、廣運集團、穩懋集團等各大集團的布局與精選好股，等待大家來發掘喔。

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2020.12.21(一)
認識莫斯菲-坐擁千億商機
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大家早，我是 LEO
■ 什麼是Mosfet(莫斯菲)
Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor-金屬氧化物半導體-場效電晶體（簡稱：金氧半場效-電晶體）縮寫：MOSFET，跟我們的日常生活密不可分，應用範圍很廣，包含筆電、智慧型手機、工業、能源產品、電動車都大量應用，是電子產品必要的關鍵零件之一，簡單說，它就是扮演「電源控制元件」的角色。
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原理：在電晶體中當電子從源極經過電子通道在汲極流出，控制電子能否順利流出的關鍵就是Mosfet，當我們在閘極施加電壓，下方電子通道就會打開，電子就可以順利流出，它的功能就像水龍頭扮演控制水流從進水口到出水口的角色。
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■ 市場商機驚人
IC設計公司會把設計好的Mosfet電路圖交給晶圓代工廠(台積電、聯電、世界先進等)生產，大量新應用不斷增加，特別是高階mosfet應用於電動車等，研調機構預估到2022年mosfet市場規模高達75億美元。車用佔比估計22%，計算與儲存估計19%，工業用估計14%。
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■ 供給吃緊醞釀漲價
因為筆電及平板、WiFi 6設備、伺服器、遊戲機等新訂單持續湧入，車用晶片需求大舉回升，加上IDM廠擴大委外，6吋及8吋晶圓代工產能全面吃緊，交期拉長，投片成本也陸續從第 3 季起漲價約 15~20%，大陸MOSFET廠已經調漲價格10～20％，台灣的業者最快將在明年第 1 季有機會轉嫁客戶，反映成本的提升。
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■ 筆電市場
英特爾及超微的筆電新平台支援PCIe Gen 4及USB 4，同時加入人工智慧（AI）運算功能，單一系統對MOSFET需求及採用量倍增，在訂單排程上已是選擇性接單，高毛利的訂單將優先出貨。
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■ 5G快充商機
2020年5G智慧手機市場規模大約落在2億支左右水準，且進入2021年後將可望翻倍成長至4億支以上，5G手機傳輸速度更快，波長較短，天線變多，耗電變快，USB-PD快充功能成為標準配備，各廠大多以Type-C線材做為快充的充電線材，為支援更高規格的傳輸電壓，MOSFET也必須同步升級。
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因為8吋晶圓產能供給緊缺狀況下，品牌廠與OEM／ODM廠已經對台灣Mosfet供應鏈預定2021年上半年的訂單，且當中包含中國前四大智慧手機品牌及相關行動配件廠，使Mosfet廠順利搭上5G智慧機的快充列車。
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■ 電動車市場
根據拓墣產業研究院的數據，2021 年的電動車預估成長 36.7%，占全球新車銷售量近 4%，從長期的產業趨勢來看，功率元件產業重點發展項目一定是電動車。
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電動車的需求帶動不同電壓供電需求，難度更高，功率更大，更需要耐高溫，高壓，更穩定的特性，這塊市場幾乎都掌握在國際大廠手中，英飛凌（Infineon）就是業界龍頭，市占率約在 20% 左右，無論是 MOSFET、IGBT、GaN、SiC 都有完整的產品線。
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■ 第三代寬能隙材料功率元件
近年來各大廠積極研究新材料採用氮化鎵（GaN）與碳化矽（SiC）的新製程，雖然成本大幅增加， SiC功率元件價格約為矽基元件5倍，但是導入電源轉換器可提升電動車與電網間更高的運作效率、提高系統穩定度、系統及裝置小型化、縮短充電時間、延長電動車續航力等，在車載充電器及快充設備領域非常具有發展潛力。
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SiC較矽基元件具耐高壓、對應更高輸出功率、降低週邊電子元件損壞率、於嚴苛環境下信賴性高等優勢，在快充領域應用有很大發展潛力。同時，SiC元件可縮小快速充電樁的體積，延伸好處是能提升快充站土地利用坪效。
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根據德儀TI的說法，GaN的成本到2021年，成本將會大幅降低至1.37 倍，2024~2026年出現交叉，甚至2027 年 GaN 的成本將會遠遠低於傳統 矽製程Silicon。
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📊 台灣領導廠商
漢磊投控在SiC市場布局最早，旗下晶圓代工廠漢磊科提供4吋及6吋SiC晶圓代工，磊晶廠嘉晶(3016) 提供4吋及6吋SiC磊晶矽晶圓，均已獲客戶認證並進入量產，昇陽半（8028）則是專精SiC晶圓薄化。
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杰力(5299)是國內少數同時具有電源管理 IC 及 Mosfet 設計能力的公司，持續往 GaN 技術投入研發，據傳大中(6435)與杰力(5299)在技術上都已經有所突破。
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富鼎(8261) 有低壓產品之外，中高壓的 MOSFET，有能力直接與國際大廠競爭，今年 SiC 產品已經完成開發，尼克森及富鼎的碳化矽（SiC）二極體已開始出貨，2021年台灣MOSFET廠在GaN及SiC領域就有機會看到營收貢獻。
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♨ 股民當家團隊對於新一代半導體材料Sic、GaN在電動車、與快充領域特別感興趣，試想現在全市場都在講天鈺、通嘉、偉詮電、鈺邦，只是手機快充---相關股票就一直噴漲！
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💡 各位有想過電動機車，電動汽車電流電壓更高，如何才能充的更快，更安全，未來商機更大！一旦時機成熟，形成市場共識，天鈺就只是小菜罷了~~~
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#高功率電源設計 #電源管理 #氮化鎵GaN

【不可不知的材料界新星：氮化鎵】

「氮化鎵」(GaN) 可望逐漸成為「高功率模組」的首選；未來更將擴及低電壓應用，如：高端音訊放大器、無人機、電動車、照明、運算、太陽能板、汽車影像技術，以及任何能接上插座的電器裝置。GaN 是一種由「鎵」和「氮」兩種元素合成的超高速半導體材料，近年來成為學術界和產業界共同關注和著力研發的熱點，矽基 GaN 功率器件更被視作聖杯。與傳統矽元件相較，GaN 在物理特性上具有明顯優勢：

1. 轉換效率高：GaN 的禁帶寬度是矽的 3 倍、臨界擊穿電場是矽 10 倍，意謂在同樣額定電壓下，GaN 的導通電阻約比矽元件低 1,000 倍，大幅降低開關的導通損耗、使功率密度倍增；
2. 工作頻率高：GaN 的電子渡越時間比矽低 10倍，電子速度比在矽中高兩倍以上、反向恢復時間基本可以忽略，因此 GaN 開關功率器件的工作頻率是矽的 20 倍以上！大幅減少電路中電容、電感等儲能元件的體積、模組尺寸可縮小 50%，連帶減少設備體積和原材料消耗，而開關頻率高可減少開關損耗，進一步降低總功耗；
3. 耐受溫度高：GaN 的禁帶寬度高達 3.4eV，本徵電子濃度極低，電子很難被激發，理論上 GaN 可耐受 800℃ 以上的高溫。

為降低 GaN 元件成本，業界設法從製程尋求變通：透過外延技術在更大尺寸的矽基取得 GaN 外延片。如此便可使用成熟的矽製程和設備大量生產，再將矽基 GaN 與光電元件、數控電路整合，集成直接面向終端應用的功能性模組。GaN-on-Si 晶圓仍有三大技術瓶頸待克服：一是失配問題，矽基與 GaN 之間存在晶格常數、熱膨脹係數和晶體結構不匹配；二是極性迥異，由於矽原子間形成的是「純共價鍵」，屬非極性半導體，而 GaN 原子間卻是極性鍵、屬極性半導體；三是矽基上的矽原子擴散，會降低外延層的晶體品質。

或許能以「增壓引擎」來比喻 GaN，只要搭配適合的驅動程式、封裝與其他元件，確實能提升伺服器和資料中心的系統效能；且可避免電子裝置或設備「散熱不佳」，拖累系統運作。當連網已成為日常生活的一部分，人們對高耗電的數位裝置，以及電力和發電廠的依賴也隨之激增；藉由 GaN 改善電路效率，既環保又節能。此外，小自手機，大至高端工業機具和伺服器，各種系統的電路皆需切換數百萬計的小型開關；每一次動作，都會產生熱能、減損供電效率。GaN 可減少生熱，讓開發者能在更小的電路板空間、納入更多的開關設計。

延伸閱讀：
《TI：製程、封裝相助集成，氮化鎵伺機而起》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0706/32426.html
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#德州儀器TI #http://compotechasia.com/microsite/view.php?aid=32761

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