尺寸小、效率高、散热快!台厂进攻全球供应链就靠这种新材料

“第三代半导体”轻巧、高效、低发热的特性已成为半导体新星,不仅国际大厂积极研发,台厂也早已在供应链上布局并在相关领域上应用,除了发展中的5G、电动汽车,“第三代半导体”未来还会应用在什么领域,又会为产业供应链带来哪些影响?

第3代半导体碳化硅、氮化镓,是半导体提高性能的解决方案之一。在效率更高、体积更小的情形之下,有哪些产业会跟着第3代半导体一起增长茁壮?

第三代半导体已具备商业化量能,国际大厂抢研发

第三代半导体虽然发展已经有一段时间,不过,其实今年以来,才逐渐开始广为人知,尤其是中国在今年发布的“145规划”(第14个5年规划),将第三代半导体纳入其中,再度引起市场对第三代半导体的关注。

第三代半导体材料的碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN),与第一代半导体材料的硅(Si)、第二代半导体材料的砷化镓(GaAs)相比,有着尺寸小、效率高、散热迅速等特性。适合应用于5G基站、加速快充以及电动汽车充电桩等相关产品领域,也是目前为止,技术已经足以应用商业化的产品。

国际各大厂科锐(Cree)、英飞凌(Infineon),以及罗姆(ROHM)已进入量产碳化硅的阶段。过去3年来,碳化硅、氮化镓等化合物成本,已下降20%至25%,将有利于终端产品导入第三代半导体的比率逐渐增加。

台厂悄悄布局,电动汽车成新兴发展领域

至于台湾,汉磊(3707)是台厂其中,在碳化硅、氮化镓领域,着墨最深的指标大厂。

今年6月,汉磊与旗下子公司嘉晶(3016)在碳化硅、氮化镓领域,已开始加速部署产能,瞄准市场对于第三代半导体的需求,6英寸碳化硅芯片已在试产阶段,客户端对于电动汽车需求最大。汉磊在第三季说明会上表示,下半年只要通过客户验证,对于明年出货量、营收的贡献,有望较今年增长。

尤其是最近热门的电动汽车群体,是第三代半导体瞄准的重要领域。汉磊的650伏特高压氮化镓已经通过电动汽车的车用标准认证,并且开始逐渐导入,在电动汽车无法阻挡的趋势下,可以看到第三代半导体在充电领域展现的效益。

除了汉磊,上游芯片厂中美晶(5483)8月投资35亿元,入主砷化镓芯片代工厂宏捷科(8086),投入氮化镓的制程开发,有望能完成上下游互补效应,取得综效,未来在半导体化合物的市场中,发展潜力值得关注。

5G基站也要用这种新材料!

想将氮化镓应用在5G基站,就必须从基站的功率放大器(PA)切入。宏远投顾分析师翁浩轩指出,在现行PA市场,仍使用材料为硅的“横向扩散金属氧化物半导体技术”(LDMOS),由于LDMOS仅适用低频段,5G使用的3.5 GHz高频段,已触碰到LDMOS制程的天花板。

随着5G朝向更高频段发展下,目前只有第三代半导体材料氮化镓可满足高频、低噪声、高功率、耐高压及低耗电需求,自然也成为未来5G基站的主要材料。

全新(2455)已经通过高通第二代5G功率放大器的认证,今年第四季已经开始出货,只要高通的第二代5G销售反应不错,全新将可以跟着受益,成为明年重要的营收动能。加上明年还有5G手机放量增长和Wi-Fi 6渗透率提升的趋势,对于功率放大器的需求量只增不减,明年获利增长势头看好

由于氮化镓组件目前单价还是偏高,氮化镓组件应用在电信设备基站渗透率约仅3成。不过,根据工研院预测,只要未来需求量提高,价格应该能持续压低,到2025年渗透率可达近5成。

氮化镓快速充电效率高,同步带动被动组件需求

至于将氮化镓导入消费性电子领域,则是来自于射频组件(RF)领域的高速增长。市场调研机构Yole Développement预估,氮化镓在射频组件渗透率年增长率高达7成以上。

以iPhone为例,据市场研调机构TechInsights分析,射频组件占iPhone总成本的金额,从11 Pro的33美元,增长到12 Pro的44.5美元,涨幅超过3分之1,是所有iPhone零部件其中,增长比率最高的组件。