第三代半導(dǎo)體材料成顯學(xué)，市場(chǎng)看好未來(lái)第三代半導(dǎo)體材料的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，但礙于成本仍貴，量產(chǎn)具有難度，為了加快技術(shù)上以及生產(chǎn)上的突破，單打獨(dú)斗困難，各方人馬進(jìn)入團(tuán)戰(zhàn)階段，愈早把良率提升、成本降低、進(jìn)入量產(chǎn)，愈快能享受這塊未來(lái)看好的市場(chǎng)大餅。

第三代半導(dǎo)體前景

據(jù)半導(dǎo)體材料分類(lèi)，第一代半導(dǎo)體材料包括鍺以及硅，也是目前最大宗的半導(dǎo)體材料，成本相對(duì)便宜，制程技術(shù)也最為成熟，應(yīng)用領(lǐng)域在資訊產(chǎn)業(yè)以及微電子產(chǎn)業(yè)；第二代半導(dǎo)體材料則包括砷化鎵以及磷化銦，主要應(yīng)用在通訊產(chǎn)業(yè)以及照明產(chǎn)業(yè)；而第三代半導(dǎo)體才以碳化硅以及氮化鎵為代表，則可應(yīng)用在更高階的高壓功率元件以及高頻通訊元件領(lǐng)域。至于碳化硅以及氮化鎵雖然同為第三代半導(dǎo)體材料，但應(yīng)用略有不同，氮化鎵主要用在中壓領(lǐng)域約600伏特的產(chǎn)品，一部分會(huì)與硅材料的市場(chǎng)重疊，但氮化鎵有很好的移動(dòng)性，適用在頻率高的產(chǎn)品，此特性在基站、 5G等高速產(chǎn)品就會(huì)很有優(yōu)勢(shì)；而碳化硅則可以用在更高壓，如上千伏的產(chǎn)品，包括電動(dòng)車(chē)用、高鐵或工業(yè)用途，具有很好的耐高溫以及高壓特性。也因如此，以碳化硅晶圓為例，市場(chǎng)更看好其在車(chē)用市場(chǎng)的應(yīng)用，包括充電樁、新能源車(chē)以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域，據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Yole Developpement表示，碳化硅晶圓到2023年時(shí)市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)15億美金，年復(fù)合成長(zhǎng)率逾31% ；而用在通訊元件領(lǐng)域，到2023年市場(chǎng)也可達(dá)13億美金，年復(fù)合成長(zhǎng)率則可達(dá)23% ，商機(jī)受矚。

各方人馬合作/結(jié)盟/并購(gòu)動(dòng)作積極

全球半導(dǎo)體大廠跨入第三代半導(dǎo)體材料，已多展開(kāi)合作、策略結(jié)盟或并購(gòu)，包括IDM廠商意法半導(dǎo)體并購(gòu)Norstel AB以及法國(guó)Exagan、英飛凌收購(gòu)Siltectra ，以及日商ROHM收購(gòu)SiCrystal等等；而臺(tái)廠也爭(zhēng)逐第三代半導(dǎo)體材料，以今年上半年臺(tái)積電(2330)攜手意法半導(dǎo)體最具代表性，而此次硅晶圓大廠環(huán)球晶與宏捷科的策略私募入股，整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈的能力達(dá)成互補(bǔ)，加快開(kāi)發(fā)腳步以及瓶頸，打團(tuán)戰(zhàn)比單打獨(dú)斗，更快可獲取市場(chǎng)。

氮化鎵難度在晶格，碳化硅晶種、長(zhǎng)晶都是挑戰(zhàn)

目前第三代半導(dǎo)體材料占比重仍相當(dāng)?shù)?，量產(chǎn)端的困難仍是最大挑戰(zhàn)。氮化鎵發(fā)展瓶頸段仍在基板段，造成氮化鎵的成本昂貴且供應(yīng)量不足，主要是因?yàn)榈夐L(zhǎng)在硅上的晶格不匹配，困難度高，另外的困難在于氮化鉀產(chǎn)品容易翹曲，所以基板也要特別制造，如果會(huì)往上翹，就要在先逆向長(zhǎng)氮化鎵在硅上，具有相當(dāng)難度。以碳化硅來(lái)說(shuō)，技術(shù)難度在于第一、在長(zhǎng)晶的源頭晶種來(lái)源就要求相當(dāng)高的純度、取得困難，第二，長(zhǎng)晶的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，以一般硅材料長(zhǎng)晶來(lái)說(shuō)，平均約3-4天即可長(zhǎng)成一根晶棒，但碳化硅晶棒則約需要7天，由于長(zhǎng)晶過(guò)程中要隨著監(jiān)測(cè)溫度以及制程的穩(wěn)定，以免良率不佳，故時(shí)間拉長(zhǎng)更增添長(zhǎng)晶制作過(guò)程中的難度；第三則是長(zhǎng)晶棒的生成，一般的硅晶棒約可有200公分的長(zhǎng)度，但長(zhǎng)一根碳化硅的長(zhǎng)晶棒只能長(zhǎng)出2公分，造成量產(chǎn)的困難。

價(jià)格仍是普及的最大關(guān)鍵

全球以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料市場(chǎng)約4500億美金，其中第三代半導(dǎo)體僅才占10億美金的水準(zhǔn)，比重仍相當(dāng)?shù)?，以中美晶?lái)說(shuō)，目前第三代半導(dǎo)體材料僅占中美晶不到1%的水準(zhǔn)，包括碳化硅4吋以及6吋產(chǎn)品、氮化鎵8吋的產(chǎn)品，但未來(lái)的成長(zhǎng)幅度仍很大，不過(guò)要商業(yè)化的關(guān)鍵即是價(jià)格要快速下降，至少要比現(xiàn)在價(jià)格還要便宜5成，市場(chǎng)接受度才會(huì)提高。而對(duì)于各國(guó)的發(fā)展腳步，包括美國(guó)、日本、歐盟都想把技術(shù)建立起來(lái)，且化合物半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域在軍事也不少，在大功率的高速交通工具也是關(guān)鍵材料，所以被各國(guó)視為戰(zhàn)略物資，半絕緣的化合物半導(dǎo)體甚至要拿到證明才可以出口，是相當(dāng)重要的上游材。至于整體市場(chǎng)的起飛時(shí)間，本來(lái)市場(chǎng)認(rèn)為，在5G和電動(dòng)車(chē)的推波助瀾下，2020年第三代半導(dǎo)體材料就會(huì)有量，但今年受到新冠疫情影響，整個(gè)車(chē)用市場(chǎng)大亂，5G布建也受到影響，預(yù)估2021年下半年就會(huì)比較有量，最快可以應(yīng)用的還是power相關(guān)的產(chǎn)品，但5G以及電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域仍是未來(lái)?yè)纹鹗袌?chǎng)的重要?jiǎng)幽堋?/p>