5G帶動半導體新戰場,氮化鎵能當下一個材料寵兒嗎?要先克服兩大挑戰
5G帶動半導體新戰場,氮化鎵能當下一個材料寵兒嗎?要先克服兩大挑戰

5G時代的到來會對半導體材料掀起怎樣的波瀾?SEMI全球總裁暨執行長Ajit Manocha在今年半導體展的「策略材料高峰論壇」致詞影片中提到,在5G、AI的趨勢下,促使市場都圍繞在「功耗」這件事情上,凸顯了材料的發展將會是接下來半導體的顯學。

尤其在疫情的衝擊下,人類改變了原有的生活作息,居家辦公、遠距教學所帶動的不只是對於相關電子設備的需求大增,也讓雲端產業、資料中心的角色更為重要,回歸到運算的需求,尋找能滿足散熱的材料變成當前課題。

5G來臨,「矽」遇到了什麼問題?

不過原本以「矽(Si)」材料為主的半導體,為什麼遇到了5G時代的到來就必須要轉彎?

「因為矽在電子裡面跑得不夠快、不能做高頻,也不耐高(電)壓,所以不適合做高功率元件,」工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅一語道破矽的困境。

工研院 吳志毅所長
吳志毅表示,矽作為目前半導體主要的材料,面對5G的應用也有其物理特性所無法滿足的狀況,但是長遠來看、它依舊是重要的材料,不至於被取代。
圖/ 工研院提供

矽是目前地球上僅次於氧的豐富元素,在過去近60年以來,一直是半導體製作上不可或缺的材料,除了因為容易取得的優勢外,它的機械性夠強、製作上也有不易破的特點,而且基礎建設也相對完整,因此一直是近年來半導體在製作上選擇的材料。

但是5G的時代下,應用場景不少是聚焦在高頻、高壓的應用上,這就使得矽本身的材料特性被受限,也使得半導體產業需要尋找其他的材料,包括砷化鎵、氮化鎵、硫化鋅以及碳化矽等都是熱門人選。吳志毅也指出,目前第二代半導體材料以砷化鎵為主,因為技術上相對純熟,還能製作高頻的元件,但缺點是不耐高電壓。

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目前臉部解鎖因為用到VCSEL(面射型雷射)技術,讓具備可發光、可吸收光等物理特性的砷化鎵成了重要的材料。
圖/ Shutterstock

「現在有不少手機裡面的元件就已經是採用砷化鎵了,」吳志毅說。像是蘋果手機所採用的人臉辨識,因採用VCSEL(面射型雷射)技術,讓具備可發光、可吸收光等物理特性的砷化鎵成了重要的材料。不過市場仍是需要尋找一個能同時滿足「高頻率」、「高功率」的材料,氮化鎵(GaN)變成了熱門選擇。

滿足高頻、高功率,氮化鎵成重要人選

交通大學副校長張翼在「策略材料高峰論壇」演講時也分享到,半導體的新材料上,氮化鎵(GaN)將會是繼矽之後一個重要的材料應用,「因為他用途很廣、技術也相對純熟,」他說。

吳志毅對此補充,目前氮化鎵在LED的應用上已相當廣泛,但是介入電子半導體元件仍非主流,不過狹著能滿足高功率、高頻的需求,已經成為第三代半導體材料的重要選項。

交通大學副校長 張翼
張翼認為,氮化鎵因為技術純熟也能耐得住高溫,在未來新材料的應用上將大有可為,尤其他指出車聯網因為串接的是6G、7G等下個世代的行動通訊網路,會是最佳的應用場景。
圖/ 簡永昌攝影

但目前氮化鎵有2個技術上的難題,其一是以目前生長的基板碳化矽來說,尺寸上尚無法突破6吋晶圓的大小,同時碳化矽的取得成本較高,導致目前既無法大量生產、價格也壓不下來;第二個則是要如何讓氮化鎵能在矽晶圓上面生長、並且擁有高良率,是業界要突破的技術,如果可以克服並運用原有的基礎建設,氮化鎵未來的價格跟產量就能有所改善。

其實氮化鎵能應用的領域不少,包括雷達預警、5G通訊、消費電子、車聯網等等,但張翼認為車聯網將會是氮化鎵等新材料應用場景的重要希望。

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由於車聯網串接的是5G、6G等行動通訊網路,相比智慧型手機而言有更多的機會需要用到高頻、高功率的元件,也因此是氮化鎵未來應用的重要場景。
圖/ Shutterstock

主要因為車聯網連動的不只是5G,甚至是下一代6G、7G等行動通訊網路,因此在頻寬、速度的需求下,氮化鎵因為能夠耐高溫(約200度),成了高速聯網系統的最佳應用材料。至於現在所提到的5G智慧型手機等相關設備,在他看來都還是很初階的討論。

建構在原有的基礎上,台灣要搶下材料的話語權

至於迎接這個未來半導體重要的核心—材料,台灣將面臨到的挑戰究竟是什麼?Ajit Manocha指出,台灣過去10年都是全球半導體材料的消費者,2019年金額更達到113億美元(約合3390億新台幣),結合台灣在半導體產業鏈上的製造、設計等強項,材料在下個世代要如何發展,台灣的半導體產業不得不重視。

張翼也認為,台灣已經建構在相當良好的半導體基礎建設之上,其實只要運用原有架構就能繼續發展,只是相對應的知識(Know How)要有,相關的投資也要對應到正確的領域上,才能把效果放大、加速半導體新材料的應用發展。

責任編輯:錢玉紘

關鍵字: #台積電 #半導體
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TWQR是什麼?街口支付為什麼積極擁抱、將如何改變未來支付樣貌?
TWQR是什麼?街口支付為什麼積極擁抱、將如何改變未來支付樣貌?

研究機構OMFIF指出,多樣化的支付服務雖有助於創新變革與促進數位經濟發展,但也讓支付系統呈現碎片化發展趨勢,增加銀行、金融新創、商戶與民眾的操作複雜度。以台灣為例,過去,各個電子支付業者提供的QR Code格式不一,導致商戶得擺放多個掃碼立牌,民眾很容易混淆,以及增加詐騙與交易錯誤等風險。

為解決上述問題,財金公司於2023年10月推出國家級QR Code支付標準–TWQR,透過串聯38間銀行與10家電子支付機構的方式,讓商戶只要用一個QR Code收款碼即可接收所有支付業者的付款,同時,無論民眾是使用哪一個支付App都可以一掃就通,方便、高效且安全。

看好TWQR對商戶、民眾乃至產業發展帶來的綜效,台灣電子支付領導品牌–街口支付(JKOPAY)–不僅積極響應TWQR,更透過系統調整、簡便申請步驟、多項優惠補貼、跨業(競)合作等方式推廣街口TWQR,目標是讓商戶使用街口TWQR收款服務獲得更多客源,帶動業務持續成長,提升用戶體驗,把電支產業的餅做大做強。

兩大關鍵,街口支付積極支援TWQR加速支付生態體系變革成長

根據統計,街口支付的用戶數達690萬人、合作通路數亦高達30萬家,是引領台灣電子支付市場發展的關鍵品牌,在這個狀況下,街口支付為什麼願意大力支持TWQR、將原先的競爭優勢轉換成推促 TWQR 普及的關鍵?對此,街口支付商務發展部商務長張廷軒將原因歸結為二:「支持TWQR不僅是響應國家政策,也是推動台灣支付生態體系持續進化的關鍵。」他進一步解釋,TWQR的出現讓支付業者可以將資源集中在擴展新的商戶通路,如街口支付便積極佈局非都市區市場,目標是讓電子支付日趨普及、像信用卡與現金一樣便捷易用。

張廷軒表示,街口支付目前提供三種商戶收款方案:首先是適合各類型商戶使用的正掃收款服務,不分產業與規模,商戶只要設置 QR Code立牌,民眾即可掃碼付款;其次是反掃收款服務,亦即,由商戶的POS系統進行操作,店員透過設備掃描民眾出示的QR Code收款,適合已導入POS系統的商戶使用;最後是線上收款服務,亦即,透過API串接電商與品牌官網等方式,讓民眾可以在線上選擇使用街口支付。「我們在2024年7月開始提供街口TWQR正掃收款服務,在團隊成員的努力推廣下,除某些特定場域,既有商戶與新商戶都已導入街口TWQR正掃收款服務:在門市櫃台擺放一個街口TWQR立牌,即可支援所有民眾的付款App。」

街口支付
張廷軒指出:「關於支付服務,街口針對商戶最關心的議題而發。不僅提供免費申辦加入(交易才收取手續費)服務、推出商戶手續費優惠補助方案、提供可以讓商戶一目了然所有TWQR業者的交易紀錄的一站式帳務管理平台。」此外,街口支付更領先同業、針對個人商戶推出全新撥款服務:隔天即可入帳且天天可撥款,讓商戶更彈性且靈活的調配資金。
圖/ 街口支付

不僅積極將TWQR推廣到多元場景,更致力滿足商戶需求

為服務更多商戶與民眾,街口支付於今年7月提供TWQR反掃收款服務,接下來,除由團隊成員與合作夥伴協助商戶導入該項服務,更釋出多項優惠補助方案吸引商戶與民眾了解與使用TWQR服務。

舉例來說,截至2025年12月31日,商戶只要使用街口TWQR立牌接受付款,即享跨支付機構交易(非街口支付)手續費0%優惠,若民眾是以「街口支付」App付款,商家仍可享0.5%手續費優惠。

張廷軒進一步指出:「關於支付服務,商戶最關心的議題不外乎『交易手續費高低』、『是否易於對帳』以及『能否協助創收』,因此,街口支付除提供免費申辦加入(交易才收取手續費)服務、推出商戶手續費優惠補助方案、提供可以讓商戶一目了然所有TWQR業者的交易紀錄的一站式帳務管理平台,更透過用戶(交易)回饋方案等方式協助商戶創收。」此外,街口支付更領先同業、針對個人商戶推出全新撥款服務:隔天即可入帳且天天可撥款,讓商戶更彈性且靈活的調配資金、持續擴展業務成長。

街口支付
截至2025年12月31日,商戶只要使用街口TWQR立牌接受付款,即享跨支付機構交易(非街口支付)手續費0%優惠,若民眾是以「街口支付」App付款,商家仍可享0.5%手續費優惠。
圖/ 街口支付

透過策略聯盟擴展生態體系以實踐Super App願景

街口支付作為台灣電子支付領導品牌,除響應財金公司的 TWQR標準、提供符合商戶需求的收款方案,也很重視用戶需求,因此,與不同場景的龍頭品牌合作,透過策略聯盟建置與完善街口支付生態體系,滿足用戶在支付、購物、票券、生活與金融等多元場景需求。此外,也十分重視安全防護,由跨部門團隊從用戶、資料與系統等多層次機制建置與完善安防措施,降低詐欺與洗錢等風險。

「我們的目標是打造用戶導向的在地化數位生活超級應用服務(Super App),將持續深化與跨域夥伴的合作,更好滿足用戶需求,同時,穩健朝損益兩平的方向前進。」關於街口支付的未來規劃,張廷軒如是總結。

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