臺灣化合物半導體的贏者策略
氮化鎵(GaN)射頻元件市場預估
電動車、5G、再生能源等新興應用快速普及，功率及電力元件的需求帶動化合物半導體的蓬勃發展，不僅大廠爭相投入，各國也將其視爲國家戰略重點。
半導體材料的發展，已從矽、砷化鎵（GaAs）／磷化銦（InP）、演進到以氮化鎵（GaN）及碳化矽（SiC）爲主的化合物半導體。研究機構Allied Market Research指出，光是以GaN爲材料的電力元件，市場規模就從幾年前僅千萬美元之譜，成長到2020年的上億美元；2027年更將來到10億美元。以整體化合物半導體市場來看，估計2024年產值將達530億美元，年複合成長率爲7.3％，高於矽基半導體的2.5％。
工研院產業科技國際策略發展所研究總監楊瑞臨指出，打造化合物半導體的產業競爭力，必須先從產業面及國際面來檢視，以此找出臺灣的定位。目前SiC國際大廠透過自主研發、併購、上下游結盟等方式，打造整合元件製造（Integrated Device Manufacturer；IDM）的一條龍模式；而美、歐、日、韓、中等主要國家，也將化合物半導體視爲國家戰略的重點項目。
美商貳陸經驗 可供借鏡
未來三到五年，最被看好的化合物半導體爲SiC高功率元件以及氮化鎵高頻元件（GaN-on-SiC），全球SiC基板（substrate）三大龍頭業者分別爲Cree、Rohm（SiCrystal）以及II-VI，策略及強項各有不同。
美國雷射光學元件設計製造商貳陸公司（II-VI）是全球率先發表8吋SiC基板的廠商，過去三年透過併購、結盟，實現了供應鏈整合，併成功擴展市場。II-VI前（2019）年收購光通訊以及iPhone臉部辨識技術供應商菲尼薩（Finisar），營收出現爆炸性成長，也串接垂直供應鏈，與日本住友電氣合作開發5G應用的6吋GaN-on-SiC晶圓、爲歐盟的「展望2020」計劃（Horizon 2020）供應實驗用SiC基板、並取得美國奇異（GE）集團授權，進入SiC功率元件的製造。
楊瑞臨指出，「II-VI最值得臺灣借鏡之處，是它以碲化鎘（CdTe）以及硒化鋅（ZnSe）化合物半導體起家，成功跨足新一代化合物半導體」；臺灣產業同樣擁有不少化合物半導體的能量，參考II-VI的發展軌跡，有助於打造最佳策略。
另一大廠Rohm於2009年即收購碳化矽元件廠商SiCrystal，在高功率元件及模組技術相對領先，目前已推出第四代SiC MOSFET。SiCrystal母公司羅姆集團（Rohm）原本就擁有廣大的出海口，包括日系車廠及重工業製造商，近年更在國際上加速結盟，尋找更多終端應用商機，例如與電動車動力系統廠Vitesco Technologies合作，提供800V逆變器的SiC功率元件。
美國大廠科銳（Cree）全球SiC晶圓排名第一，市佔高達六成，被認爲可最快達成8吋晶圓量產。楊瑞臨分析，「Cree積極推動產學合作，很值得國內參考，它在美國紐約州及北卡羅萊納州有許多學校支持；化合物半導體材料及設備的發展，最需要產學合作的長期投入。」Cree的策略不止是供應晶圓，也朝下游功率元件發展。該公司已經與美國ON Semiconductor、歐洲英飛凌（Infineon）及意法半導體（ST）等大廠簽訂SiC晶圓供應協定；在功率元件方面也直接與一線大廠供應商Delphi Technologies、ABB等合作。
美國安報告 談GaN重要性
觀察各國科技發展政策，也可發現化合物半導體的地位益形重要。中國在十四五規劃中提高SiC位階，列入第三代「半導體產業」。目前中國SiC全球市佔率尚低，但SiC設備已有自制自研能量，由於內需龐大，未來潛力不容小覷。
日本政府在第六代行動通訊（6G）重要藍圖中，將化合物半導體納入重點項目，以滿足未來超低功耗的需求。楊瑞臨指出，「5G資料中心與網路，耗能都相當可觀，更何況是6G，因此日本政府積極從上游材料尋求解決方案，除了SiC之外，GaN、三氧化二鎵（Ga2O3）都是材料技術選項。」
南韓新一代半導體政策有三大發展重點：一是確保電力半導體的競爭力，在初期階段即加以培育；二是開發以SiC、GaN、Ga2O3三大寬能隙材料爲基礎的新一代化合物半導體，打造從元件、模組到系統的綜合價值鏈；三是建立認證及人才培育能量，以支持供應鏈發展。
美國則在國家安全委員會報告中，直接點名GaN的重要性。此外，從美國半導體產業協會（SIA）新任理事名單，也可看出化合物半導體備受重視，包括Qorvo、Cree、Analog Device等大廠都名列其中。
儘管面對國際大廠來勢洶洶，加上各國政策支持，臺灣在化合物半導體的發展，仍有許多優勢利基。首先是政策目標明確，行政院將於2022年設置化合物半導體科專計劃，預計2025年達成兩大目標：一是8吋SiC長晶及磊晶設備自主、8吋SiC晶圓製程關鍵設備與材料源自主；二是完備在地供應鏈，除經濟部工業局、技術處與科技部均有相應計劃，工研院鏈結產官學研戰略佈局「南方雨林計劃」，催生化合物半導體的在地能量，帶動產業聚落的發展。
（摘錄自《工業技術與資訊》）