第3代半導體全球掀投資熱!專家:得碳化矽基板者將得天下
第3代半導體全球掀投資熱!專家:得碳化矽基板者將得天下

半導體產業高度分工,連半導體巨擘英特爾(Intel)也擴大與晶圓代工廠台積電合作。

但新興熱門的第3代半導體發展情況可能不同,產業分析師預期3至5年內仍是IDM廠主導,代工生存空間小。

半導體產業發展超過60年,產業高度垂直分工,台積電創辦人張忠謀開創晶圓代工商業模式,帶動IC設計業蓬勃發展。

近年整合元件製造(IDM)廠也逐步擴大委外代工,英特爾新繪圖晶片將採用台積電5奈米、6奈米及7奈米三大先進製程。

英飛凌
第3代半導體由科瑞及英飛凌等外商把持天下。
圖/ 取自英飛凌官方圖庫

第3代半導體發展至今也超過30年,只是近年隨著電動車、5G快速發展,才日益受到各國政府與產業界關注。目前仍由科銳(Cree)、意法半導體(ST)、英飛凌(Infineon)及羅姆(ROHM)等IDM廠主導的局面。

第1代半導體拼資本,第3代門檻低

工研院產科國際所研究總監楊瑞臨表示,第1代矽基半導體製程技術不斷推進,資本支出龐大,台積電1年資本支出金額高達300億美元,美國亞利桑那州5奈米12吋晶圓廠將投資120億美元,是許多企業負擔不起。

反觀第3代半導體目前以6吋為主流,楊瑞臨以鴻海為例,鴻海斥資新台幣25.2億元取得旺宏6吋晶圓廠,預計再投入數十億元採購設備,用以生產第3代半導體碳化矽(SiC)功率元件,估計總投資額應在100億元以內。

鴻海、旺宏簽約
鴻海買旺宏6吋廠發展第三代半導體,也透露資本門檻上進入障礙低。
圖/ 鴻海

楊瑞臨表示,第3代半導體製造的資本門檻低,意法半導體及英飛凌等IDM廠都能夠支應,此外,IDM廠深耕車用及工業用市場多年,可滿足客戶多種功率元件需求,純代工廠生存空間有限,僅能投入利基的小市場。

尤其,關鍵的碳化矽基板為科銳及羅姆所寡占,晶圓代工廠在基板受制於IDM廠對手的情況下,競爭處於劣勢,楊瑞臨預期,第3代半導體3至5年內仍將是IDM廠主導的局面。

楊瑞臨表示,觀察目前國內投入的鴻海、中美晶及漢民等廠商,也多以集團式整合製造的結構發展,預期未來將持續朝上游基板領域發展,完善垂直整合布局,強化競爭力。

電動車、5G基建帶動功率元件需求,第3代半導體具重要地位,中國、美國等主要國家紛紛政策推動,國內外企業也爭相投入。產業分析師表示,碳化矽基板是發展最大關鍵。

第3代半導體熱起來,有3推力

工研院產科國際所研究總監楊瑞臨說,第3代半導體近年成為各國政府與產業界關注的熱門焦點,主要有3個催化劑。第一是美國電動車大廠特斯拉(Tesla)搶先採用第3代半導體碳化矽(SiC),讓SiC元件得以實際發揮散熱性佳,及提高電動車續航力等特色。

特斯拉tesla
特斯拉率先用SiC功率元件,掀起同業跟進熱潮。
圖/ 特斯拉

第二是全球環保意識抬頭,各國政府為達到碳中和、淨零碳排,紛紛訂定淘汰燃油車的時間表,促使車廠加速轉進電動車。第三是中國為記取矽基半導體受制於美國的教訓,政策大力支持發展第3代半導體。

充電樁建置潮掀起SiC熱

有別於中國砸錢補貼的作法,楊瑞臨表示,美國政府推動的基建計畫中將大舉建置充電樁,這將為第3代半導體SiC創造市場。

第3代半導體是以SiC及氮化鎵(GaN)為主要材料,有別於第1代半導體以矽(Si)、鍺(Ge)為主要材料,及第2代半導體以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、鋁砷化鎵(AlGaAs)為主要材料。

楊瑞臨指出,在高功率應用方面,第3代半導體具備寬能隙、耐高溫和高功率密度等特性;在高頻應用方面,具備低能耗和散熱佳等特性。電動車、5G基建及快充等需求是主要成長動能。

SiC 第3代半導體
各式各樣的電動車都需要SiC功率元件。
圖/ cree

SiC電晶體與碳化矽基GaN電晶體是成長性較高的兩項產品,年複合成長率分別達27%及26%,都需要採用SiC基板。

此外,SiC功率元件成本架構,也是以包含長晶、切割、研磨的基板占最大比重,高達50%。其餘的磊晶占25%,製造占20%,後段封測占5%。

楊瑞臨表示,SiC基板製造難度高,是成本高昂的主因。熱場控制及晶種掌握相當關鍵,卻只能土法煉鋼,做中學、學中做。

SiC 第3代半導體
第3代半導體關鍵在碳化矽基板,由於主要供應掌握在IDM手裡,也影響代工廠發展。
圖/ cree

SiC長晶效率又比Si慢100至200倍,Si長晶約3天即可製造高度200公分晶棒,SiC要7天才能長出2至5公分的晶球。此外,SiC硬且脆,切割、研磨拋光難度高,會有很多報廢物。

科銳(Cree)是全球SiC基板龍頭廠,市占率超過6成,目前國內有廣運集團旗下盛新材料科技和穩晟材料投入SiC基板領域。

SiC3.jpg
Cree旗下Wolfspeed供應功率和射頻 (RF) 半導體。
圖/ cree

楊瑞臨說,SiC基板不僅占功率元件成本比重高,且與產品品質密切相關,SiC基板將是SiC發展的一大關鍵,包括意法半導體(ST)等廠商皆積極朝上游SiC基板發展,以強化競爭力,值得台灣廠商參考。

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【AI時代的成熟決策學】當技術更新越來越快,為何科技領袖反而轉向推崇「基礎系統」的極致穩定與進化?
【AI時代的成熟決策學】當技術更新越來越快,為何科技領袖反而轉向推崇「基礎系統」的極致穩定與進化?

在生成式AI與軟體定義一切的科技浪潮下,「快速更新」成為企業顯學,卻也帶來前所未有的焦慮。當技術以「月」、甚至是「天」為單位被淘汰時,頂尖科技決策者的思維也同步更新。真正決定企業深度與產品生命週期的,並非花俏的表面功能,而是歷經時間考驗、具備彈性與擴充度的「基礎架構」。這種對成熟基礎的信仰,也完美延伸至他們的移動選擇上。

大技術時代的焦慮與解藥!科技決策者如何定義「永續演進的核心架構」?

走進科技園區的玻璃帷幕大樓,或是金融總部的會議室中,科技業高階主管或創業家們正討論著大型語言模型的部署、邊緣運算演算法的優化,以及下一代商業模式的翻轉。在此「軟體定義世界」的時代,企業面臨著極度快速的科技新陳代謝。新技術看似絢麗,但若缺乏強大的系統基礎支援,往往隨時面臨被市場淘汰的風險。

國際知名諮詢機構 McKinsey在最新的全球人工智慧調查中指出:超過72%的全球企業已在至少一個業務功能中部署了生成式AI或軟體自動化。然而,Gartner的科技趨勢報告亦警告:高達85%的企業數位轉型或新技術導入未能達到預期成效,雖然背後有著諸多因素值得探討,但其中不可忽視「過度追逐單一噱頭,忽視基礎架構的穩定性與擴充彈性」此原因。

新技術與演算法看似絢麗,但若缺乏強大的系統基礎支援,往往隨時面臨「過時與崩潰」的風險。

觀察當代頂尖科技領袖與高階決策者的思維演變,會發現他們正在展現一種「成熟的理性」:比起無休止地追逐未經驗證的短期趨勢,他們更看重基礎架構是否具備極高的擴充性、穩定度與縱向深度。因為真正的技術典範,通常不是頻繁更新的應用層面,而是歷經時間考驗、可持續無縫升級的基礎平台。

這種「以成熟基礎應對快速變化」的系統思維,同樣完美體現在當前頂級座駕的選擇面向。

Porsche Cayenne並非橫空出世的新車型,而是保時捷歷經數世代進化與升級後,將造車工藝與數位系統完美融合的成熟結晶。對科技企業家而言,選擇Cayenne絕非隨波逐流,而是對「歷經市場與時間驗證」的技術信仰與價值投射。當外在環境變化越快,聰明的決策者越懂得付出對「經過驗證的基礎技術」的高度信賴。

Porsche Cayenne
Porsche Cayenne 是當代頂尖決策者的終極選擇,以歷經世代淬鍊的極致平台與完美工藝,完美詮釋了「唯有強大且經過時間驗證的成熟基礎,方能輕鬆駕馭快速變化的未來」。
圖/ 數位時代

從科技園區到海岸 解構科技領袖的「多工相容性」

當代科技領袖與創業家的人生,就像是一台高負載運作的高效伺服器。晨間穿梭於內湖科技園區,處於高節奏的商業決策與跨國連線會議;週末則需要迅速切換狀態,帶著家人遠離城市喧囂,前往北海岸享受海景與戶外生活。

Porsche Cayenne
從高負載的商業決策,到週末北海岸的家庭時光,當代科技領袖跨越場景的無縫切換,Porsche Cayenne展現了兼具極致效能與高度彈性的「多工相容性」。
圖/ 數位時代

對應這樣快速的角色切換,他們需要的不僅是一輛功能單一載具,而是一款具備極高「多工相容性」的旗艦移動平台:

日常運作的高相容性: 商務通勤與跨國會議的空檔,Cayenne GTS Coupé舒適豪華的5人座設定與優化的直覺UX數位介面,提供高品質的靜謐空間與尊榮感受。將原本被浪費的交通時間,轉化為高效率的沉澱與充電時刻。

低延遲的樂趣釋放: 須臾間立刻切換至運動模式,車身動態反應即刻搖身一變,隱藏的跑車基因瞬間釋放。500 PS強悍輸出與跑車般的操控身手,讓駕駛者從商業大樓開往海岸公路時,無需在「家庭責任」與「獨處熱血」之間做任何取捨。

Porsche Cayenne
Porsche Cayenne 以極致奢華靜謐與瞬時釋放的強悍性能,成為科技領袖無縫切換商務沉澱與駕馭樂趣的旗艦移動平台。
圖/ 數位時代

技術與設計分析 Cayenne GTS Coupé如何以「軟硬體深度整合」詮釋現代工藝?

對於當代科技人而言,絕對最為了解「軟硬體協同」的難度與迷人之處。要讓一台擁有極佳空間的五人座SUV同時兼具跑車的動態極限,背後靠的是極其精密的調校能力。Porsche Cayenne GTS Coupé正是軟硬體深度結合的典範:

動力與動態控制演算法: 搭載500 PS V8雙渦輪增壓引擎,配合PASM主動式懸載調整系統與降低10公釐的主動氣壓懸吊,以毫秒級的微處理速度即時修正阻尼軟硬與動態反應,展現物理極限與演算法調校的完美結合。

Porsche Cayenne
圖/ 數位時代

邊緣感知與智慧光學: 採用HD Matrix高解析度LED頭燈,單側擁有超過32,000像素的微型LED,透過視覺演算法進行即時分區域防眩光與路況動態照明,將前瞻科技轉化為實際的行車安全保障。

Porsche Cayenne
圖/ 數位時代

多模態開放式配置: 除了Cayenne GTS Coupé之外,Cayenne車系提供SUV與Coupé雙車型配置,以及純燃油與E-Hybrid混合動力,宛如極具彈性的開放式架構,滿足科技領袖對客製化規格的偏好。

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懂得選購頂級科技產品的決策者,重視的並非浮誇的科技噱頭,而是優異的軟硬體整合能力與歷經市場驗證後的可靠度。Porsche Cayenne身為五人座跑車SUV的先驅,成功將跑車靈魂無縫融合進日常機能中,正是這項「系統級決策哲學」的最佳體現。

Porsche Cayenne
聰明決策者選擇的不只是車,而是重視軟硬體整合與市場驗證的「系統級哲學」,這正是 Porsche Cayenne 將跑車魂融入日常的極致呈現。
圖/ 數位時代

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