搶第三代半導體商機 台廠誰穩操勝算?

第3代半導體成為熱議話題,不但台積電、中美晶等大廠搶進,鴻海也買6吋晶圓廠備戰,在這一場競爭激烈的第3代半導體戰役中,究竟有哪些廠商會從中脫穎而出,令人期待。

在第3代半導體之中的氮化鎵(GaN)以及碳化矽(SiC),因其耐高溫、高壓及高頻的特性,接連傳出被特斯拉、蘋果等指摽性廠商導入,目前滲透率雖低,但已受到許多台廠供應鏈關注,股市更颳起第3代半導體旋風。

第3代半導體為化合物半導體的一種,是一個過去就存在的技術,被點名受惠的公司股價皆一飛沖天,一名資深業者感嘆地說,「以前市場差,一堆做第3代半導體的都放棄去找其他工作,最近都開始回流了。」

第3代半導體的商機究竟有多誘人,從各家廠商都預計導入的力度,就可略知一二。以氮化鎵來說,因可大幅節省能耗、空間,戴爾、小米等消費電子產品廠商紛將其採用在快充頭上,據傳蘋果也將導入在快充設備上。除了充電器,在碳化矽基板上長氮化鎵的技術(GaN-On-SiC),更能應用在光達、基地台甚至衛星通訊等高階應用,雷達系統公司創未來科技董事長王毓駒指出,因為高功率、低能耗的特性,因此創未來的雷達裡,已經有導入氮化鎵晶片的方案。

碳化矽應用更不在話下,自從特斯拉在電動車Model 3逆變器導入碳化矽元件後,以一顆碳化矽元件抵4、5顆矽功率元件的特性,被看好為能取代過去的IGBT模組。除了電動車之外,其他包括太陽能、風電等需要高壓電力傳輸的場域,同樣可以看到碳化矽的身影。資策會資深產業分析師鄭凱安表示,「預計到2025年,碳化矽功率元件全球產值,至少會達到20億美元以上。」

目前第3代半導體還是由歐美IDM(整合元件製造)廠壟斷,但隨著各家業者大舉投入第3代半導體,以及電動車、軍工航太、資料中心、基地台等新興應用起飛,台廠莫不期待能在其中扮演一定的供應角色。

鴻海研究院半導體研究所所長郭浩中分析,「台灣在化合物半導體滿強的,在元件上雖然材料美國比較厲害,但是製造端有台積電、穩懋,封裝有日月光,台灣是有機會做起來的。」

科技大廠紛插旗卡位 台積手握客戶、穩懋擴廠

放眼看去,除了原本就稱霸矽晶圓領域的台積電、日月光、環球晶等,均布局卡位第3代半導體一段時間;在第2代半導體砷化鎵(GaAs)領域深蹲已久的穩懋、宏捷科、全新等,也擺出對第3代半導體勢在必得的態勢。此外,功率元件供應鏈如強茂、漢磊、世界先進,以及從LED、太陽能領域跨足的富采、太極、穩晟等,也摩拳擦掌投入第3代半導體。

任職漢磊達6年的前總經理莊淵棋曾在一場論壇分析,會讓台積電、聯電投入氮化鎵代工技術的關鍵,「是因為它跟代工廠原本的設備相容度達9成以上,且氮化鎵有機會轉到8吋廠投片(目前大部分在4吋廠、6吋廠投片),只要多添購專用設備就好,其他都可以轉來專用。」

但莊淵棋也坦言,化合物半導體與矽基半導體差異甚大,「需要很長的學習曲線,不是廠商不願意做,而是不知道怎麼做。」對台廠而言,向學界取經是最快的一條路徑。

有超過10年氮化鎵研究經驗的陽明交通大學終身講座教授張翼透露,其實數年前台積電為了研究氮化鎵代工技術,就派人在張翼的研究室裡拜師了一到2年。台積電已經擁有外商Navitas、意法半導體等矽基氮化鎵代工訂單,可說是台灣目前在氮化鎵領域表現較為突出的代工業者。

而聚焦成熟製程的聯電,為了衝刺氮化鎵領域,近日更宣布布局充電應用、投資封測廠頎邦,同時也找來長庚大學教授邱顯欽坐鎮,深化在射頻的碳化矽基板上長氮化鎵技術。邱顯欽表示,「聯電現在有很多既有的RF-SOI(射頻絕緣上覆矽)客戶,再加上聯穎有聯電的6吋廠支撐,最快明後年可以看見成果。」

至於投身化合物半導體長達20年的穩懋,則選擇在南科擴廠迎接未來商機。穩懋專攻射頻、通訊應用,目前在砷化鎵代工市占率高達八成,受惠於IDM廠持續釋出代工訂單,根據匯豐證券預估,過去五年穩懋每年複合成長率達到兩成,未來第三代半導體是否也會走向專業代工模式,值得持續關注。穩懋代理發言人吳俐蓁指出,穩懋氮化鎵營收占比為個位數,未來會持續發展這個領域,「我們氮化鎵產品都是應用在高功率、高頻率的基地台、衛星通訊應用上。」

不過,相比於代工廠商紛紛出招,台灣也有不少業者想走垂直結盟模式,補足眼下的不足,其中以漢民、中美晶集團為代表。有資深業者表示,「現在IDM廠都在想辦法獨吃市場,各種合縱、連橫政策已經出現,台廠必須抱團才能殺出血路。」

漢民集團投資第3代半導體多年,目前擁有自主研發的基板技術、磊晶廠嘉晶、代工廠漢磊,漢民集團創辦人黃民奇更是氮化鎵設計廠宜普(EPC)共同創辦人。漢磊宣稱是亞洲唯一具量產規模的第3代半導體代工廠,今年上半年也終結兩年的虧損,是業界相當關注的碳化矽指標業者。

由徐秀蘭領軍的中美晶集團,同樣是其中的佼佼者,環球晶除了已與美國碳化矽晶球廠GTAT簽下長約外,也同樣透過入股結盟的方式,完成了結合基板與磊晶、砷化鎵代工廠宏捷科、車用二極體模組朋程的營運模式。不過,有化合物半導體分析師指出,目前中美晶集團較有優勢的地方屬於原料及代工,未來是否能在設計、模組殺出重圍待觀察。

最後,則是作風較為低調的LED大廠富采集團,據一位了解富采內部的業者透露,富采除了封裝仍需要外包外,其他部分幾乎在集團內都有布局。富采與砷化鎵代工廠環宇合資成立的氮化鎵代工廠晶成半導體,目前已可提供客戶,從磊晶到代工的前段一條龍製程解決方案,在設計端,內部也有漢威光電、嘉和半導體分頭進行開發。

只不過,台廠雖個個看似蓄勢待發,但目前已實際打出成績的業者,卻是屈指可數。

難題1〉IDM居主流 成本高、以高階市場為主

關鍵之一在於,IDM廠仍舊占據了大部分的第3代半導體市場,因此,除了應用在充電的氮化鎵出現了許多IC設計公司,讓台灣磊晶、代工廠有一定發揮空間外,其他如碳化矽基板上長氮化鎵,以及碳化矽元件領域都還未看到明顯的代工訂單釋出。

到目前為止,第3代半導體價格仍居高不下,導致市場受限。王毓駒直言,同樣的晶片面積,氮化鎵製造的成本比矽製程多了一百倍,「我們都是高價產品才會導入。」一名分析師也提醒,目前功率元件概念股「現在其實吃的是漲價潮,公司第3代半導體的營收占比還是偏低。」

難題2〉價格競爭力差 須向日、美購買上游材料

其次,上游基板、磊晶材料都掌握在日本、美國廠商手上,則是一大隱憂。有業者憂心,若是IDM廠能以低價格取得上游材料,對擅長垂直分工模式的台廠來說,短時間恐怕沒辦法取得較佳的價格,若上游成本就多人一截,價格競爭力並不顯著。

難題3〉難以打進下游 產品已開發,但無人採用

其3,下游客戶採用意願仍有待突破。由於台灣缺少本土汽車、通訊設備等品牌供應鏈,難以打入國外封閉的系統,有功率元件業者就私下表示,其實公司相關產品早已經開發完成,但迄今沒有外商願意採用。

一名台灣業者也坦言,台灣化合物半導體公司規模不夠大,「代工業者希望客戶先下大單給他,但IC設計公司也希望等到製程有進步再開始下單,最後就會變成死胡同。」

相對於台廠的小心謹慎,急於在半導體取得亮眼成績的中國,則挾帶市場資源積極投入。根據調研機構TrendForce調查指出,去年中國約有25筆第3代半導體投資擴產項目(不含LED),總投資金額已逾7百億元人民幣,年增180%,成為未來各國的心腹之患。

不過,業界預期,隨著基板禁運政策未變、技術程度受限,短期中國「也許能做出1、2片做Demo,但是無法量產,把良率搞起來。」但畢竟無人敢忽視中國想自主發展半導體的決心,是否終究會對台廠造成排擠效應,仍待釐清。

不過,就長期來說,不論前景如何,誠如環球晶董事長徐秀蘭所言,「第3代半導體很重要又很困難……,對台灣來講,也是不可錯過的市場。」過去,台灣曾經一度出現砷化鎵熱潮,汰弱留強後,由穩懋脫穎而出,成為全球化合物半導體代工霸主。如今,第3代半導體將再起風雲,最後究竟有多少台廠勝出,值得拭目以待。

(文章來源:今周刊、文:王子承 、譚偉晟)


延伸閱讀

北市新增1本土案例 未滿5歲女童「發燒、腹瀉」2天後確診
中國限電風暴延燒!一表掌握6檔焦點股 「這幾檔」今年漲幅勝大盤
美國要台積電交出供應鏈資料 為何「事不關己」的中國開始緊張? 原來擔心華府真正算盤是「這產業」