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• 發(fā)布時間：2022-04-20 22:32
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【概要描述】第三代半導(dǎo)體材料成顯學(xué)，市場看好未來第三代半導(dǎo)體材料的各項優(yōu)勢，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，單打獨斗困難，各方人馬進入團戰(zhàn)階段，越早把良率提升、成本降低、進入量產(chǎn)，越快能享受這塊未來看好的市場大餅。 第三代半導(dǎo)體前景 據(jù)半導(dǎo)體材料分類，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，一部分會與硅材料的市場重疊，但氮化鎵有很好的移動性，適用在頻率高的產(chǎn)品，此特性在基站、 5G等高速產(chǎn)品就會很有優(yōu)勢；而碳化硅則可以用在更高壓，如上千伏的產(chǎn)品，包括電動車用、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，市場更看好其在車用市場的應(yīng)用，包括充電樁、新能源車以及馬達驅(qū)動等領(lǐng)域，據(jù)市調(diào)機構(gòu)Yole Developpement表示，碳化硅晶圓到2023年時市場規(guī)?？蛇_15億美金，年復(fù)合成長率逾31% ；而用在通訊元件領(lǐng)域，到2023年市場也可達13億美金，年復(fù)合成長率則可達23% ，商機受矚。 各方人馬合作/結(jié)盟/并購動作積極 全球半導(dǎo)體大廠跨入第三代半導(dǎo)體材料，已多展開合作、策略結(jié)盟或并購，包括IDM廠商意法半導(dǎo)體并購Norstel AB以及法國Exagan、英飛凌收購Siltectra ，以及日商ROHM收購SiCrystal等等；而臺廠也爭逐第三代半導(dǎo)體材料，以今年上半年臺積電(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)鏈的能力達成互補，加快開發(fā)腳步以及瓶頸，打團戰(zhàn)比單打獨斗，更快可獲取市場。 氮化鎵難度在晶格，碳化硅晶種、長晶都是挑戰(zhàn) 目前第三代半導(dǎo)體材料占比重仍相當?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，主要是因為氮化鎵長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，如果會往上翹，就要在先逆向長氮化鎵在硅上，具有相當難度。 以碳化硅來說，技術(shù)難度在于第一、在長晶的源頭晶種來源就要求相當高的純度、取得困難，第二，長晶的時間相當長，以一般硅材料長晶來說，平均約3-4天即可長成一根晶棒，但碳化硅晶棒則約需要7天，由于長晶過程中要隨著監(jiān)測溫度以及制程的穩(wěn)定，以免良率不佳，故時間拉長更增添長晶制作過程中的難度；第三則是長晶棒的生成，一般的硅晶棒約可有200公分的長度，但長一根碳化硅的長晶棒只能長出2公分，造成量產(chǎn)的困難。 價格仍是普及的最大關(guān)鍵 全球以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料市場約4500億美金，其中第三代半導(dǎo)體僅才占10億美金的水準，比重仍相當?shù)?，以中美晶來說，目前第三代半導(dǎo)體材料僅占中美晶不到1%的水準，包括碳化硅4寸以及6寸產(chǎn)品、氮化鎵8寸的產(chǎn)品，但未來的成長幅度仍很大，不過要商業(yè)化的關(guān)鍵即是價格要快速下降，至少要比現(xiàn)在價格還要便宜5成，市場接受度才會提高。 而對于各國的發(fā)展腳步，包括美國、日本、歐盟都想把技術(shù)建立起來，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，是相當重要的上游材。 至于整體市場的起飛時間，本來市場認為，在5G和電動車的推波助瀾下，2020年第三代半導(dǎo)體材料就會有量，但今年受到新冠疫情影響，整個車用市場大亂，5G布建也受到影響，預(yù)估2021年下半年就會比較有量，最快可以應(yīng)用的還是power相關(guān)的產(chǎn)品，但5G以及電動車領(lǐng)域仍是未來撐起市場的重要動能。