台廠掌全球化合物半導體5成產值　政府訂兩大目標

想超越莫爾定律就要提升晶片效能、功能性與價值，化合物半導體將在此扮演非常關鍵的角色。圖爲嘉晶化合物半導體產品。符世旻攝（資料照）

化合物半導體是半導體未來發展趨勢，5G、人工智慧（AI）與國防的晶片均有相關應用。近年政府扶植多項化合物半導體計畫，其中在設備方面，希望2025年之前達成兩大目標：一是8吋碳化矽（SiC）長晶及磊晶設備自主、8吋SiC晶圓製程關鍵設備與材料源自主；二是以策略聯盟的方式合資設立化合物半導體公司，以求在該領域佔有一席之地。

半導體為所有ICT系統應用的核心，不過台灣在化合物半導體產業發展的問題，主要為SiC晶圓皆為國外大廠掌控，因此經濟部鎖定6吋、8吋SiC晶圓長晶爐、氮化鎵（GaN）金屬氧化物化學氣相沉積（MOCVD）等關鍵缺口設備，另建立SiC晶圓國產供應能力，避免產業發展受國外晶圓供應的牽制。

根據經濟部幕僚機構的分析，GaN同時具備了高頻與高功率之優秀特性，在較低頻之釐米波高功率（基地站）市場上已逐漸取代傳統之LDMOSFET，在高頻毫米波（mmWave）應用上可取代砷化鎵（GaAs） 。市場趨勢預測矽基氮化鎵（GaN-on-Si）具備巨大之市場潛力，保守估計2030年前，GaN-on-Si市場可望超越碳化矽基氮化鎵（GaN-on-SiC），關鍵在於大尺寸製程技術之成熟度。

全球化合物半導體的產值有超過5成是由台灣廠商所創造。不過，台灣在GaN、SiC半導體材料起步較晚。市場上的GaN功率元件以GaN-on-Si和GaN-on-SiC這2種晶圓進行製造，技術主要掌握在國際少數廠商手上，例如美國Wolfspeed及日本的羅姆（ROHM）。

相對於GaAs，GaN、SiC材料有更好的散熱性能，可應用在基地台、電動車（EV）、低軌衛星、能源、充電站與軌道運輸。國際半導體技術藍圖（ITRS） 提到，應用導向的超越莫爾定律（More than Moore）技術，要提升晶片效能、功能性與價值，化合物半導體將在此扮演非常關鍵的角色。

台灣多家晶圓代工業者早已切入化合物半導體的製造，2023年政府委託法人執行中的大型化合物研發計畫也超過13件。其中以工研院執行的計畫案數量最多、金額也最高，其中1項就是要發展化合物半導體材料自主技術，建構材料在地供應鏈，打造高值化的生態系。

至於目前國科會則有「次世代化合物半導體前瞻研發計畫」，主要專注於GaN、磷化銦（InP）於超高速的元件技術開發；和GaN、SiC、氧化鎵（Ga2O3）及鑽石等寬能隙材料的研究，並開發GaN及SiC等寬能隙元件，達成高操作電壓及低導通電阻，以取代Si功率元件。

國科會列出的計畫目標包含：關鍵製程開發，例如高溫離子布值、寬能隙材料蝕刻、低電阻歐姆接觸等；創新場平板、super junction及edge termination的設計製作達到優化電場分布；開發高壓化合物半導體大尺寸基板及磊晶技術、元件封裝及熱效應優化、培養相關元件設計與模型建立能力；可靠度評估分析及元件特性模型化。

國研院的台灣半導體研究中心（TSRI）目前也開發次太赫茲（sub THz）單晶片毫米波IC的製程技術，探索磊晶、T型閘極電晶體、高散熱封裝及電路驗證等各個面向可能的技術走向。

責任編輯：王楨瑩