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隨著電動車市場需求升溫，除各半導(dǎo)體廠積極布局第三代半導(dǎo)體材料外，鴻海也加入搶攻碳化硅 (SiC) 功率元件商機(jī)；雖然產(chǎn)業(yè)鏈上下游整合，有助加速產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程，但目前 SiC 元件量產(chǎn)最大困難，除成本高昂，上游原料取得不易、碳化硅晶圓制程難度高等，均是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

近來隨著電動車與混合動力車發(fā)展，第三代半導(dǎo)體材料碳化硅 (SiC) 材料快速在電動車領(lǐng)域崛起，主要應(yīng)用包括車載充電器、降壓轉(zhuǎn)換器與逆變器。

特斯拉 (Tesla) 已在旗下 Model 3 電動車的逆變器中，率先采用 SiC MOSFET 元件，降低傳導(dǎo)與開關(guān)損耗，Model S、Model X 也同樣采用 SiC 功率電子元件，提升續(xù)航力；而 Honda、Nissan 也證實(shí)在電動車上使用 SiC 電子元件，分別可降低 46% 及 50% 能源損失。

據(jù)研調(diào)機(jī)構(gòu) Yole Développement 預(yù)估，2023 年起，SiC 功率半導(dǎo)體全年產(chǎn)值年增幅將超過 4 成，2025 年 SiC 功率半導(dǎo)體產(chǎn)值更可達(dá) 32 億美元。

然而，SiC 功率電子元件性能與散熱表現(xiàn)雖然較佳，但受限成本過高，加上碳化硅是堅(jiān)硬、易碎的非氧化物陶瓷材料，長晶時間長、包括切割、研磨及拋光等加工制程相對困難，制程復(fù)雜、技術(shù)門檻高，良率表現(xiàn)不如硅晶圓，成為上游材料放量生產(chǎn)卡關(guān)的關(guān)鍵因素，也使碳化硅目前在電動車領(lǐng)域滲透率仍不高。

中美晶榮譽(yù)董事長、同時也是朋程及大同董座盧明光就直言，目前 6 吋硅晶圓價格是 20 美元，6 吋碳化硅則要 1500 美元，當(dāng)碳化硅成本可降至 750 美元，車用 SiC MOSFET 就有機(jī)會普及，但預(yù)期時間至少要 5 年以上。

除面臨成本與技術(shù)困難，制造碳化硅晶圓原料，多需從國外進(jìn)口，但越來越多國家視碳化硅材料為戰(zhàn)略性資源，采取出口管制，對臺廠原料取得造成很大壓力。

從臺廠材料端來看，硅晶圓大廠環(huán)球晶 GaN on SiC(碳化硅基氮化鎵) 目前只做到 4 吋，SiC(碳化硅) 產(chǎn)能則朝 6 吋積極布局中。

去年環(huán)球晶與交大合作成立化合物半導(dǎo)體研究中心，盼透過產(chǎn)學(xué)合作方式，加速 SiC 基板自主開發(fā)生產(chǎn)；母公司中美晶更成為宏捷科第一大股東，朝下游晶圓代工領(lǐng)域布局；且為確保長期穩(wěn)定供貨來源，環(huán)球晶早在 2019 年就與上游供應(yīng)商 GTAT，簽碳化硅晶球長約。

漢民集團(tuán)為國內(nèi)最早投入研發(fā)化合物半導(dǎo)體的廠商，漢磊 4 吋 SiC 產(chǎn)線已批量生產(chǎn)，6 吋產(chǎn)線也已建置完成，為首家擴(kuò)增 SiC 產(chǎn)能的晶圓代工廠，且集團(tuán)內(nèi)也有磊晶廠嘉晶資源挹注，相關(guān)車用電子元件開發(fā)及質(zhì)量系統(tǒng)認(rèn)證也相當(dāng)順利，目前持續(xù)努力改善良率中，但相關(guān)產(chǎn)品對營運(yùn)貢獻(xiàn)仍不顯著。

鴻海日前也透過買下旺宏6 吋廠，宣示進(jìn)軍 SiC 市場的決心，并認(rèn)為雖然集團(tuán)在半導(dǎo)體業(yè)投入遲了 30 年，但現(xiàn)在剛好是第三代半導(dǎo)體從 4 吋轉(zhuǎn)往 6 吋的契機(jī)，未來該 6 吋廠將定位為研發(fā)基地、試產(chǎn)線，屬于小量產(chǎn)規(guī)模，目前集團(tuán)規(guī)劃 2024 年 SiC 相關(guān)月產(chǎn)能可達(dá) 1.5 萬片。

國際大廠積極投入化合物半導(dǎo)體

中國工研院產(chǎn)業(yè)科技國際策略發(fā)展所研究總監(jiān)楊瑞臨分析，未來3 到5 年，最被看好的化合物半導(dǎo)體為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(yè)者分別為Cree、Rohm（SiCrystal）以及II-VI，策略及強(qiáng)項(xiàng)各有不同。

美國雷射光學(xué)元件設(shè)計(jì)制造商貳陸公司（II-VI）是全球率先發(fā)表8 吋SiC 基板的廠商，過去3 年透過并購、結(jié)盟，實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈整合，并成功擴(kuò)展市場。II-VI 前（2019）年收購光通訊以及iPhone 臉部辨識技術(shù)供應(yīng)商菲尼薩（Finisar），營收出現(xiàn)爆炸性成長，也串接垂直供應(yīng)鏈，與日本住友電氣合作開發(fā)5G 應(yīng)用的6 吋GaN-on-SiC 晶圓、為歐盟的「展望2020」計(jì)劃（Horizon 2020）供應(yīng)實(shí)驗(yàn)用SiC 基板、并取得美國奇異（GE）集團(tuán)授權(quán)，進(jìn)入SiC 功率元件的制造。

楊瑞臨指出，「II-VI 最值得中國臺灣借鏡之處，是它以碲化鎘（CdTe）以及硒化鋅（ZnSe）化合物半導(dǎo)體起家，成功跨足新一代化合物半導(dǎo)體」；臺灣產(chǎn)業(yè)同樣擁有不少化合物半導(dǎo)體的能量，參考II-VI 的發(fā)展軌跡，有助于打造最佳策略。

另一大廠Rohm 于2009 年即收購碳化硅元件廠商SiCrystal，在高功率元件及模組技術(shù)相對領(lǐng)先，目前已推出第四代SiC MOSFET。SiCrystal 母公司羅姆集團(tuán)（Rohm）原本就擁有廣大的出�？�，包括日系車廠及重工業(yè)制造商，近年更在國際上加速結(jié)盟，尋找更多終端應(yīng)用商機(jī)，例如與電動車動力系統(tǒng)廠Vitesco Technologies 合作，提供800V 逆變器的SiC 功率元件。

美日韓中列為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目

觀察各國科技發(fā)展政策，也可發(fā)現(xiàn)化合物半導(dǎo)體的地位益形重要。中國大陸在十四五規(guī)劃中提高SiC 位階，列入第三代「半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)」。目前中國大陸SiC 全球市占率尚低，但SiC 設(shè)備已有自制自研能量，由于內(nèi)需龐大，未來潛力不容小覷。中國大陸也透過政策補(bǔ)貼促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，該國兩家重要SiC 廠商三安光電、天科合達(dá)，過去兩年接受的補(bǔ)貼金額即超過1,500 萬

日本政府在第六代行動通訊（6G）重要藍(lán)圖中，將化合物半導(dǎo)體納入重點(diǎn)項(xiàng)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(wǎng)路，耗能都相當(dāng)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(shù)選項(xiàng)�！�

南韓新一代半導(dǎo)體政策有三大發(fā)展重點(diǎn)：一是確保電力半導(dǎo)體的競爭力，在初期階段即加以培育；二是開發(fā)以SiC、GaN、Ga2O3 三大寬能隙材料為基礎(chǔ)的新一代化合物半導(dǎo)體，打造從元件、模組到系統(tǒng)的綜合價值鏈；三是建立認(rèn)證及人才培育能量，以支持供應(yīng)鏈發(fā)展。

美國則在國家安全委員會報告中，直接點(diǎn)名GaN 的重要性。此外，從美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SIA）新任理事名單，也可看出化合物半導(dǎo)體備受重視，包括Qorvo、Cree、Analog Device 等大廠都名列其中。

盡管面對國際大廠來勢洶洶，加上各國政策支持，中國臺灣在化合物半導(dǎo)體的發(fā)展，仍有許多優(yōu)勢利基。首先是政策目標(biāo)明確，行政院將于2022 年設(shè)置化合物半導(dǎo)體科專計(jì)畫，預(yù)計(jì)2025 年達(dá)成兩大目標(biāo)：一是8 吋SiC 長晶及磊晶設(shè)備自主、8 吋SiC 晶圓制程關(guān)鍵設(shè)備與材料源自主；二是完備在地供應(yīng)鏈，除經(jīng)濟(jì)部工業(yè)局、技術(shù)處與科技部均有相應(yīng)計(jì)劃，工研院也將以「南方雨林計(jì)計(jì)劃」，催生化合物半導(dǎo)體的在地能量。

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SiC產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

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