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據(jù)韓媒報道，DB HiTek 將在明年第一季度開發(fā)基于下一代半導(dǎo)體材料的功率半導(dǎo)體。這是其首次進軍功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。據(jù)稱，DB HiTek 正在開發(fā)基于 SiC 的 6-8 英寸功率半導(dǎo)體，目標是明年第一季度推出。在推出SiC功率半導(dǎo)體的同時，東部高科還愛同時推進GaN基功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。

與硅 (Si) 半導(dǎo)體相比，碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 基功率半導(dǎo)體具有更快的功率轉(zhuǎn)換效率和卓越的耐用性。

DB HiTek是一家代工公司，為全球無晶圓廠客戶設(shè)計的微控制器單元（MCU）、顯示驅(qū)動芯片（DDI）和圖像傳感器（CIS）等半導(dǎo)體。特別是主要生產(chǎn)Si DDI、MCU、CIS。

他們想進入功率半導(dǎo)體市場，與全球的電動汽車、5G移動通信和人工智能（AI）對相關(guān)設(shè)備的需求顯著增加有重要的關(guān)系。眾所周知，現(xiàn)在Wolfspeed、安森美半導(dǎo)體、Twosix 和 SK Siltron 正在制造 6 英寸 SiC 功率半導(dǎo)體或擴展到 8 英寸，以滿足電動汽車和 5G 的需求。

DB HiTek 通過最大化現(xiàn)有忠北工廠的場地來應(yīng)對其生產(chǎn)能力。預(yù)計將利用Si半導(dǎo)體設(shè)備或增加一些新的SiC半導(dǎo)體設(shè)備。DB HiTek 計劃借此機會實現(xiàn)向綜合性系統(tǒng)半導(dǎo)體公司的目標發(fā)展。

搞懂第三代半導(dǎo)體與前兩代的差異關(guān)鍵

隨著全球進入 IoT、5G、綠能、電動車時代，能徹底展現(xiàn)耐高壓、高溫、高頻能耐，并滿足當前主流應(yīng)用對高能源轉(zhuǎn)換效率要求的寬能隙（Wide Band Gap，WBG）半導(dǎo)體開始成為市場寵兒，半導(dǎo)體材料于焉揭開第三代半導(dǎo)體新紀元的序幕。

打從全球第一顆晶體管于1940 年代問世后，發(fā)展已久的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始有如神助般地蓬勃發(fā)展。我們從「硅谷」的名稱就可大致推斷第一代半導(dǎo)體的主流材料是硅（Si），事實上，1950、60 年代晶體管所采用的半導(dǎo)體材料多半是鍺（Ge），但由于鍺容易引發(fā)熱失控，隨后逐漸被硅取代，進而造就了微電子產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。

自從 1970 年貝爾實驗室發(fā)明了室溫半導(dǎo)體激光之后，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為主的三五族化合物半導(dǎo)體一躍成為市場主角。比起已達物理極限的硅基半導(dǎo)體元件而言，砷化鎵與磷化銦擁有超高的電子遷移率，并具備高頻、低噪聲、高效率及低耗電等特性，整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因而進入了以這兩種材料為主的第二代半導(dǎo)體時代，并為今后的微波射頻通訊半導(dǎo)體發(fā)展奠立厚實的基礎(chǔ)。

為了因應(yīng) 5G 高頻應(yīng)用，并滿足綠能與 EV 電動車等高壓、大電流及高能源轉(zhuǎn)換效率的需求，氮化鎵（GaN）與碳化硅（SiC）等寬能隙半導(dǎo)體開始嶄露頭角。由于半導(dǎo)體材料的能隙愈寬，其耐高頻、高壓、高溫、高功率及高電流的能耐也愈強，并極具高能源轉(zhuǎn)換效率與低能耗的特性，這樣的特性正好滿足現(xiàn)行 IoT、5G 及電動車等最新應(yīng)用的需求。身為新舊世代半導(dǎo)體材料分水嶺的兩款寬能隙半導(dǎo)體，已然成為各國下一階段的重點發(fā)展目標，業(yè)界甚至有「得碳化硅基板（襯底）者將得天下」的說法，由此可見，全球第三代半導(dǎo)體大戰(zhàn)不但已然全面開打，甚至已趨白熱化的地步。

盡管第三代半導(dǎo)體在效能上有更好的表現(xiàn)，但一來其技術(shù)門檻更高，一來并非所有電子元件及技術(shù)應(yīng)用都需要如此高的效能，所以第三代半導(dǎo)體并不會完全取代前兩個世代，在經(jīng)過一番汰舊換新后，原則上，三個世代會在不同領(lǐng)域各自扮演重要的角色�；旧�，第一代會以應(yīng)用在計算機及消費性電子上的邏輯 IC、存儲器 IC、微元件 IC 及類比 IC 為主，第二代會著墨在手機通訊領(lǐng)域之射頻芯片上，第三代的最大驅(qū)動力來自于 5G、IoT、綠能、電動車、衛(wèi)星通訊及軍事等領(lǐng)域，并以高頻率的射頻元件及高功率的功率半導(dǎo)體元件為應(yīng)用大宗。其中，5G 和電動車被視為是加速第三代半導(dǎo)體發(fā)展的最大促因與動力。

首先就 5G 而言，今后不論是 Sub-6（6GHz以下頻段）或 mmWave 毫米波（24GHz 以上頻段）的基礎(chǔ)設(shè)施布建都需要大量的天線、射頻元件及基地臺，這正是 GaN 發(fā)揮自身高頻、高功率、大頻寬、低功耗與小尺寸等優(yōu)勢的最佳用武之地。

根據(jù)市調(diào)公司 Yole Developement《GaN RF Market: Applications, Players, Technology, and Substrates 2021》報告指出，全球 GaN 射頻元件市場將從 2020 年的 8.91 億美元（約新臺幣 249 億元），成長至 2026 年的 24 億美元（約新臺幣 670.7 億元），年復(fù)合成長率（CAGR）達 18%。

整個射頻 GaN 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展皆始于碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）技術(shù)，歷經(jīng) 20 多年的發(fā)展，它已成為硅基橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）及 GaAs 的主要競爭對手。自從 2020 年，NXP 恩智浦半導(dǎo)體在美國亞利桑那州開設(shè)全球第一座 6 吋 GaN-on-SiC 晶圓廠開始，GaN-on-SiC 或 SiC 晶圓便開始加速從 4 吋轉(zhuǎn)移到 6 吋的腳步。

日前，鴻海以 25.2 億買下旺宏 6 吋晶圓廠，布局 SiC 晶圓制造，便是搭上這股順風車，不過，鴻海欲借以跨入電動車應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)于 SiC 應(yīng)用于電動車的部分，文后會有進一步探討�；貧w 5G 基地臺及衛(wèi)星通訊方面的應(yīng)用實例，尚有長居 GaAs 代工龍頭之位的穩(wěn)懋，該公司不僅擴充 GaN-on-SiC 產(chǎn)能并處于穩(wěn)定出貨的狀態(tài)。除此之外，全新、環(huán)球晶及環(huán)宇-KY 皆有這方面的布局之舉。據(jù) Yole Development 預(yù)估，GaN-on-SiC 元件市場，將從 2020 年的 3.42 億美元（約新臺幣 95.57 億元）成長至 2026 年的 20.22 億美元（約新臺幣 565 億元），CAGR 達 17%。

除了鎖定基地臺高頻部分的 GaN-on-SiC 之外，GaN 半導(dǎo)體還會朝向?qū)ｉT滿足基地臺中低頻產(chǎn)品需求的硅基氮化鎵（GaN-on-Si）技術(shù)發(fā)展，由于該技術(shù)具備較寬帶寬與小尺寸的優(yōu)勢，所以很有可能成為今后 Sub-6 5G 智能型手機的首選技術(shù)。

另一個帶動第三代半導(dǎo)體發(fā)展的應(yīng)用，莫過于功率半導(dǎo)體元件（又稱 Power Electronics 電力電子元件）。在 5G 電信、消費性電子及新能源車（New Energy Vehicle，NEV）的推波助瀾下，市場對于電信基地臺、轉(zhuǎn)換器及充電站的需求大增，進而帶動 GaN 功率元件與 SiC 功率元件的成長。

根據(jù)市場研究機構(gòu) TrendForce 集邦咨詢的調(diào)研顯示，2021 年 GaN 功率元件營收達 8,300 萬美元（約新臺幣 23.2 億元），YoY 年增率為 73%，到了 2025 年營收突破 8.5 億美元（約新臺幣237.87 億元），CAGR 達 78%。消費性電子（60%）、新能源車（20%）及電信/資料中心（15%）會成為 GaN 功率元件的三大應(yīng)用領(lǐng)域。此外，Yole 則預(yù)估 2025 年 GaN 功率元件市場會超過 6.8 億美元（約新臺幣 190.3 億元）。

在所有應(yīng)用中，GaN 快充已然成為推動 GaN 功率元件成長的最大動力之一。當前有許多主流智能型手機皆已配備快充功能，例如 Oppo 即為第一家標配 65W GaN 快充（采用 GaN HEMT 高電子遷移率晶體管）的廠商。集邦科技指出，許多筆電制造商也紛紛表達會為自家筆電采用快充的意愿，屆時勢必進一步帶動此一寬能隙材料的市場滲透率。

最后，讓我們將焦點放在 SiC 功率元件上，基本上，集邦科技與 Yole 所預(yù)估 2025 年該功率元件的營收數(shù)字差不多，前者認為將達 33.9 億美元（約新臺幣 948.69 億元，CAGR 為 38%），后者預(yù)估數(shù)字為 30 億美元（約新臺幣 839.55 億元）。集邦科技指出，新能源車（61%）、太陽能發(fā)電/儲能（13%）及充電站（9%）成為使用 SiC 功率元件的三大來源。Yole 表示，電動車與 HEV 混合動力車會是現(xiàn)行推升 SiC 功率元件大幅成長最有力的殺手級應(yīng)用。

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東部高科進軍功率半導(dǎo)體：押注SiC和GaN！

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