據(jù)韓媒報(bào)道，DB HiTek 將在明年第一季度開發(fā)基于下一代半導(dǎo)體材料的功率半導(dǎo)體。這是其首次進(jìn)軍功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。據(jù)稱，DB HiTek 正在開發(fā)基于 SiC 的 6-8 英寸功率半導(dǎo)體，目標(biāo)是明年第一季度推出。在推出SiC功率半導(dǎo)體的同時(shí)，東部高科還愛同時(shí)推進(jìn)GaN基功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。

　　與硅 （Si） 半導(dǎo)體相比，碳化硅 （SiC） 和氮化鎵 （GaN） 基功率半導(dǎo)體具有更快的功率轉(zhuǎn)換效率和卓越的耐用性。

　　DB HiTek是一家代工公司，為全球無晶圓廠客戶設(shè)計(jì)的微控制器單元（MCU）、顯示驅(qū)動(dòng)芯片（DDI）和圖像傳感器（CIS）等半導(dǎo)體。特別是主要生產(chǎn)Si DDI、MCU、CIS。

　　他們想進(jìn)入功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，與全球的電動(dòng)汽車、5G移動(dòng)通信和人工智能（AI）對(duì)相關(guān)設(shè)備的需求顯著增加有重要的關(guān)系。眾所周知，現(xiàn)在Wolfspeed、安森美半導(dǎo)體、Twosix 和 SK Siltron 正在制造 6 英寸 SiC 功率半導(dǎo)體或擴(kuò)展到 8 英寸，以滿足電動(dòng)汽車和 5G 的需求。

　　DB HiTek 通過最大化現(xiàn)有忠北工廠的場(chǎng)地來應(yīng)對(duì)其生產(chǎn)能力。預(yù)計(jì)將利用Si半導(dǎo)體設(shè)備或增加一些新的SiC半導(dǎo)體設(shè)備。DB HiTek 計(jì)劃借此機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)向綜合性系統(tǒng)半導(dǎo)體公司的目標(biāo)發(fā)展。

　　搞懂第三代半導(dǎo)體與前兩代的差異關(guān)鍵

　　隨著全球進(jìn)入 IoT、5G、綠能、電動(dòng)車時(shí)代，能徹底展現(xiàn)耐高壓、高溫、高頻能耐，并滿足當(dāng)前主流應(yīng)用對(duì)高能源轉(zhuǎn)換效率要求的寬能隙（Wide Band Gap，WBG）半導(dǎo)體開始成為市場(chǎng)寵兒，半導(dǎo)體材料于焉揭開第三代半導(dǎo)體新紀(jì)元的序幕。

　　打從全球第一顆晶體管于1940 年代問世后，發(fā)展已久的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始有如神助般地蓬勃發(fā)展。我們從「硅谷」的名稱就可大致推斷第一代半導(dǎo)體的主流材料是硅（Si），事實(shí)上，1950、60 年代晶體管所采用的半導(dǎo)體材料多半是鍺（Ge），但由于鍺容易引發(fā)熱失控，隨后逐漸被硅取代，進(jìn)而造就了微電子產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。

　　自從 1970 年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了室溫半導(dǎo)體激光之后，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為主的三五族化合物半導(dǎo)體一躍成為市場(chǎng)主角。比起已達(dá)物理極限的硅基半導(dǎo)體元件而言，砷化鎵與磷化銦擁有超高的電子遷移率，并具備高頻、低噪聲、高效率及低耗電等特性，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因而進(jìn)入了以這兩種材料為主的第二代半導(dǎo)體時(shí)代，并為今后的微波射頻通訊半導(dǎo)體發(fā)展奠立厚實(shí)的基礎(chǔ)。

　　為了因應(yīng) 5G 高頻應(yīng)用，并滿足綠能與 EV 電動(dòng)車等高壓、大電流及高能源轉(zhuǎn)換效率的需求，氮化鎵（GaN）與碳化硅（SiC）等寬能隙半導(dǎo)體開始嶄露頭角。由于半導(dǎo)體材料的能隙愈寬，其耐高頻、高壓、高溫、高功率及高電流的能耐也愈強(qiáng)，并極具高能源轉(zhuǎn)換效率與低能耗的特性，這樣的特性正好滿足現(xiàn)行 IoT、5G 及電動(dòng)車等最新應(yīng)用的需求。身為新舊世代半導(dǎo)體材料分水嶺的兩款寬能隙半導(dǎo)體，已然成為各國(guó)下一階段的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)，業(yè)界甚至有「得碳化硅基板（襯底）者將得天下」的說法，由此可見，全球第三代半導(dǎo)體大戰(zhàn)不但已然全面開打，甚至已趨白熱化的地步。

　　盡管第三代半導(dǎo)體在效能上有更好的表現(xiàn)，但一來其技術(shù)門檻更高，一來并非所有電子元件及技術(shù)應(yīng)用都需要如此高的效能，所以第三代半導(dǎo)體并不會(huì)完全取代前兩個(gè)世代，在經(jīng)過一番汰舊換新后，原則上，三個(gè)世代會(huì)在不同領(lǐng)域各自扮演重要的角色。基本上，第一代會(huì)以應(yīng)用在計(jì)算機(jī)及消費(fèi)性電子上的邏輯 IC、存儲(chǔ)器 IC、微元件 IC 及類比 IC 為主，第二代會(huì)著墨在手機(jī)通訊領(lǐng)域之射頻芯片上，第三代的最大驅(qū)動(dòng)力來自于 5G、IoT、綠能、電動(dòng)車、衛(wèi)星通訊及軍事等領(lǐng)域，并以高頻率的射頻元件及高功率的功率半導(dǎo)體元件為應(yīng)用大宗。其中，5G 和電動(dòng)車被視為是加速第三代半導(dǎo)體發(fā)展的最大促因與動(dòng)力。

　　首先就 5G 而言，今后不論是 Sub-6（6GHz以下頻段）或 mmWave 毫米波（24GHz 以上頻段）的基礎(chǔ)設(shè)施布建都需要大量的天線、射頻元件及基地臺(tái)，這正是 GaN 發(fā)揮自身高頻、高功率、大頻寬、低功耗與小尺寸等優(yōu)勢(shì)的最佳用武之地。

　　根據(jù)市調(diào)公司 Yole Developement《GaN RF Market: Applications, Players, Technology, and Substrates 2021》報(bào)告指出，全球 GaN 射頻元件市場(chǎng)將從 2020 年的 8.91 億美元（約新臺(tái)幣 249 億元），成長(zhǎng)至 2026 年的 24 億美元（約新臺(tái)幣 670.7 億元），年復(fù)合成長(zhǎng)率（CAGR）達(dá) 18%。

　　整個(gè)射頻 GaN 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展皆始于碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）技術(shù)，歷經(jīng) 20 多年的發(fā)展，它已成為硅基橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）及 GaAs 的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。自從 2020 年，NXP 恩智浦半導(dǎo)體在美國(guó)亞利桑那州開設(shè)全球第一座 6 吋 GaN-on-SiC 晶圓廠開始，GaN-on-SiC 或 SiC 晶圓便開始加速?gòu)?4 吋轉(zhuǎn)移到 6 吋的腳步。

　　日前，鴻海以 25.2 億買下旺宏 6 吋晶圓廠，布局 SiC 晶圓制造，便是搭上這股順風(fēng)車，不過，鴻海欲借以跨入電動(dòng)車應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)于 SiC 應(yīng)用于電動(dòng)車的部分，文后會(huì)有進(jìn)一步探討。回歸 5G 基地臺(tái)及衛(wèi)星通訊方面的應(yīng)用實(shí)例，尚有長(zhǎng)居 GaAs 代工龍頭之位的穩(wěn)懋，該公司不僅擴(kuò)充 GaN-on-SiC 產(chǎn)能并處于穩(wěn)定出貨的狀態(tài)。除此之外，全新、環(huán)球晶及環(huán)宇-KY 皆有這方面的布局之舉。據(jù) Yole Development 預(yù)估，GaN-on-SiC 元件市場(chǎng)，將從 2020 年的 3.42 億美元（約新臺(tái)幣 95.57 億元）成長(zhǎng)至 2026 年的 20.22 億美元（約新臺(tái)幣 565 億元），CAGR 達(dá) 17%。

　　除了鎖定基地臺(tái)高頻部分的 GaN-on-SiC 之外，GaN 半導(dǎo)體還會(huì)朝向?qū)ｉT滿足基地臺(tái)中低頻產(chǎn)品需求的硅基氮化鎵（GaN-on-Si）技術(shù)發(fā)展，由于該技術(shù)具備較寬帶寬與小尺寸的優(yōu)勢(shì)，所以很有可能成為今后 Sub-6 5G 智能型手機(jī)的首選技術(shù)。

　　另一個(gè)帶動(dòng)第三代半導(dǎo)體發(fā)展的應(yīng)用，莫過于功率半導(dǎo)體元件（又稱 Power Electronics 電力電子元件）。在 5G 電信、消費(fèi)性電子及新能源車（New Energy Vehicle，NEV）的推波助瀾下，市場(chǎng)對(duì)于電信基地臺(tái)、轉(zhuǎn)換器及充電站的需求大增，進(jìn)而帶動(dòng) GaN 功率元件與 SiC 功率元件的成長(zhǎng)。

　　根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) TrendForce 集邦科技的調(diào)研顯示，2021 年 GaN 功率元件營(yíng)收達(dá) 8,300 萬美元（約新臺(tái)幣 23.2 億元），YoY 年增率為 73%，到了 2025 年?duì)I收突破 8.5 億美元（約新臺(tái)幣237.87 億元），CAGR 達(dá) 78%。消費(fèi)性電子（60%）、新能源車（20%）及電信/資料中心（15%）會(huì)成為 GaN 功率元件的三大應(yīng)用領(lǐng)域。此外，Yole 則預(yù)估 2025 年 GaN 功率元件市場(chǎng)會(huì)超過 6.8 億美元（約新臺(tái)幣 190.3 億元）。

　　在所有應(yīng)用中，GaN 快充已然成為推動(dòng) GaN 功率元件成長(zhǎng)的最大動(dòng)力之一。當(dāng)前有許多主流智能型手機(jī)皆已配備快充功能，例如 Oppo 即為第一家標(biāo)配 65W GaN 快充（采用 GaN HEMT 高電子遷移率晶體管）的廠商。集邦科技指出，許多筆電制造商也紛紛表達(dá)會(huì)為自家筆電采用快充的意愿，屆時(shí)勢(shì)必進(jìn)一步帶動(dòng)此一寬能隙材料的市場(chǎng)滲透率。

　　最后，讓我們將焦點(diǎn)放在 SiC 功率元件上，基本上，集邦科技與 Yole 所預(yù)估 2025 年該功率元件的營(yíng)收數(shù)字差不多，前者認(rèn)為將達(dá) 33.9 億美元（約新臺(tái)幣 948.69 億元，CAGR 為 38%），后者預(yù)估數(shù)字為 30 億美元（約新臺(tái)幣 839.55 億元）。集邦科技指出，新能源車（61%）、太陽能發(fā)電/儲(chǔ)能（13%）及充電站（9%）成為使用 SiC 功率元件的三大來源。Yole 表示，電動(dòng)車與 HEV 混合動(dòng)力車會(huì)是現(xiàn)行推升 SiC 功率元件大幅成長(zhǎng)最有力的殺手級(jí)應(yīng)用。