从手机到电动汽车都需要用到的碳化硅(SiC),可以说是迈入5G时代的重要半导体材料。
大致来说,半导体材料可分为3个阶段:第一阶段是硅(Si)元素等基础材料;第二阶段是砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等化合物半导体材料;最新的第三代半导体材料,则以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽带化合物半导体材料为代表。
碳化硅具有耐高温、耐高压的特点,应用范围包括智能电网、不断电系统、电源供应器以及新能源车领域。电动汽车大厂特斯拉(Tesla)就在Model 3车款的逆变器中,采用SiC MOSFET(金属氧化半导体场效晶体管)组件;氮化镓应用的领域则包括手机、电动汽车、5G基站等。
成立于1998年的嘉晶,主要负责研究、开发、生生产机制造及销售硅、碳化硅、氮化镓等磊晶材料,由于嘉晶是唯一一家可以同时提供碳化硅,以及氮化镓磊晶代工服务的厂商,随着5G、电动汽车时代的到来,嘉晶在材料领域占有关键优势。
嘉晶是台湾唯一可同时生产碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)的厂商,可以针对客户对于组件不同特性需求,定制生产方式与制程条件,打造一站式服务。图为嘉晶硅磊晶产品。
优势1〉就近服务,占有产业关键优势
嘉晶为何有本事成为唯一?主因是碳化硅、氮化镓这两款新材料的生产不易,嘉晶电子董事长徐建华从两方面来解释:其一,制造碳化硅芯片的原料,大多需要从海外少数供应商进口,且制造成本偏高。
其二,技术难度也是一大挑战。以氮化镓为例,在制程上,必须将氮化镓磊晶长在硅芯片基板上,由于两者的晶格不同,制作过程中容易翘曲破片,硅芯片基板也有规格要求,导致整体量产难度高。
在半导体产业中,磊晶属于材料部分,有耐高温、耐高压的特性,芯片(Wafer)在制作过程中,有些IC设计公司及IDM(垂直集成制造)厂商的产品,需要用到有磊晶的芯片,就会希望有企业协助备妥基板(substrate)和磊晶,嘉晶就是瞄准这些用户群体。
嘉晶董事长徐建华分析,磊晶有其特殊性,不容易用标准化方式生产,正因为嘉晶握有磊晶专利技术,得以创造与同业差异。
目前,嘉晶是台湾唯一有能力量产4英寸、6英寸碳化硅磊晶及6英寸氮化镓磊晶的公司,拥有磊晶专利技术,品质也获得国际IDM大厂认可。
徐建华表示,嘉晶在硅磊晶的业务整体主要分为两大部分。第一部分是提供芯片代工厂的协助业务,占比约2成,主要是芯片在代工厂内进行部分流程后,送至嘉晶进行磊晶制程,再返回芯片代工厂完成后续流程。在制造时效考量下,嘉晶有地域优势,可就近服务台湾的芯片代工厂商。
随着台湾芯片代工的增长,徐建华认为,这项业务将会持续增长,而且有了技术及效率上的优势,“外来的竞争者不容易跟我们竞争。”与此同时,嘉晶也完成超接面(Super Junction)金属氧化半导体场效晶体管(MOSFET)多层次或埋藏层制程磊晶出货,不断增加自身产品的附加价值。
优势2〉产品定制,夺得新材料市场先机
另一项占了嘉晶硅磊晶业务约6~7成业绩的“标准型”业务,是直接买进芯片,做一层磊晶在上面,再把磊晶和基板一起卖出。这部分,嘉晶主要是针对中小型的设计公司及IDM公司,提供定制化的规格与制程。
除此之外,嘉晶也会针对中小型的IDM,提供特殊的规格与制程。
之所以锁定中小型设计公司及IDM客户,是因为部分厂商因为规模不够大,采购材料时议价能力较弱,“嘉晶可以集合这些客户需求,一起跟基板厂商购买原料。”
磊晶有它的特殊性,不容易完全标准化来做。嘉晶电子董事长徐建华
嘉晶手握磊晶专利技术,加上可以针对客户对组件特性的不同需求,定制生产方式与制程条件,因而区隔出与同业的差异,形成竞争优势。
疫情使得远程工作成为全球职场的新常态,带动笔记本、平板销售大增,iPhone 12的推出也让5G需求攀升。其中,5G手机因为搭配大容量电池,氮化镓快充设备需求增加,包括三星、小米、联想、OPPO、华为等大厂,都已采用氮化镓快充方案。
由于布局得早,嘉晶和集团内伙伴公司汉磊科合作的碳化硅及氮化镓供应链,目前已经进入量产,并持续与多家设计公司及IDM大厂合作,也是嘉晶能持续增长、迎来新商机的重要关键。
嘉晶手握磊晶专利技术,加上可以针对客户对组件特性的不同需求,定制生产方式与制程条件,因而区隔出与同业的差异,形成竞争优势。