台灣如何布局第3類半導體?技術、應用、人才三方衝刺,打造下一代護國群山
台灣如何布局第3類半導體?技術、應用、人才三方衝刺,打造下一代護國群山

第3類半導體熱潮吸引各國投入,特別是垂直整合商(IDM)30年前就部署相關技術,並取得一定市占;反觀台灣近10年才跨入該領域,如何後發先至成為關注焦點。

前瞻技術面〉看好氮化鎵潛力,應及早布局基板市場

探討第3類半導體時,「應從產品面思考,而非單純聚焦在短期績效與成果。」若系統業者起初就把規格定義清楚,就能為相關供應鏈提供執行製造的方向,甚至可以由此發掘台灣的產業鏈缺口,檢視還欠缺什麼。

舉例來說,碳化矽(SiC)未來量產的瓶頸將受限於基板的供應,因為大多數的原材料、基板供應商都在國外,而且投入業者較少,取得不易。至於氮化鎵(GaN),目前還能用矽作為基板,加上環球晶完成併購世創後,將躍升為全球第2大矽晶圓材料廠,台灣還不用擔心矽晶圓供應不足。

然而,當氮化鎵要用在碳化矽基板上時,產能缺乏問題就會浮出檯面。碳化矽基板是第3類半導體的「戰略物資」,當市場買不到,價格就會成為賣方市場。只有愈多人投入,才有機會翻轉少數碳化矽基板業者獨大的問題。

長遠來看,我更看好氮化鎵的發展潛力,這個材料的特質是低、高功率應用市場通吃,意味著未來整部汽車的功率元件,都有可能被氮化鎵元件取代。而氮化鎵要完美展現其材料特性,又必須搭配在氮化鎵基板上。

放眼國際市場,2吋氮化鎵基板是量產的主流,業者大多集中日本商如住友、三菱,美國則是設備材料廠Kyma具備相關能力。反觀目前台灣幾乎沒有業者投入氮化鎵基板的研發,建議業者即早準備,以備戰未來市場。

綦振瀛_中央大學副校長_2021_12_10_蔡仁譯攝-14
中央大學副校長綦振瀛。曾任中研院應科中心合聘研究員、國研院副院長等 ,專業領域是三五族半導體及其異質結構的分子束磊晶(MBE)和金屬有機氣相外延 (MOVPE)生長領域。
圖/ 蔡仁譯攝影

應用面〉十年磨劍第3類半導體,切入通訊、電動車機會大

雖然第3類半導體是近來才引發市場高度關注,但是台灣已經有不少業者磨劍多時。在碳化矽領域,漢磊和嘉晶已經打入垂直整合製造商(IDM)供應鏈;而從砷化鎵(GaAs)轉戰氮化鎵(GaN)的業者,像是穩懋、宏捷科、環宇-KY等,也都深蹲已久。

5G通訊與電動車的日漸普及,正是台灣切入市場的機會點。在5G通訊的發展,氮化鎵可以接續既有砷化鎵的供應鏈進行升級,因應高頻應用,聚焦基地台、射頻(RF)元件和毫米波等領域。

另一方面,電動車市場也開始洗牌,除了特斯拉和傳統車廠投入之外,也有愈來愈多新創車廠參與其中,包括美國電商巨擘亞馬遜(Amazon)領投的電動車新創Rivian,還有中國手機廠商小米也宣布加入「造車」行列。

我預期,未來汽車的結構和系統設計將大幅度改變,生態鏈也會產生許多本質性的變化。相較於傳統車廠已有既定的供應鏈系統,難以打進,新創業者的加入,可望帶來嶄新風貌,為台灣資通訊(ICT)業者帶來更多機會。

楊瑞臨_工研院產科國際所研究總監_2021_12_10_蔡仁譯攝-9
工研院產科國際所研究總監楊瑞臨。目前兼任營運發展處BD總監,專業領域為半導體總體、IC產業、通訊總體、消費品總體等相關領域的市場趨勢分析。
圖/ 蔡仁譯攝影

人才面〉培養專業3重點:基礎材料、機電、電磁波

第3類半導體主要用於高功率、高頻應用,但是台灣現階段無論是業界或學界,都還很缺乏研究與生產經驗,特別是在晶圓和IC設計領域,必須從應用面和基礎材料著手,扶植相關人才,穩定產業根基。

在高頻人才的培養,應提升對於電磁波原理和元件物理特性的了解;至於功率元件人才,則應著重於機電和IC設計整合能力。因為第3類半導體的功率元件是大電流輸出,容易產生熱、電磁波雜訊問題,對比目前較普遍的邏輯、數位IC設計,由於所需要的功率較小,因此在熱與電磁波設計上的干擾就較不顯著。

台灣過去的人才教育大多以數位、通訊相關的IC設計為主,電源相關的電力電機領域相對不受重視,導致相關人才較為稀缺,不過我認為,只要花時間培養,還是有機會填補這個缺口。

張翼交通大學國際半導體產業學院院長_2021_12_14_蔡仁譯攝-2
國立陽明交通大學國際半導體產業學院院長張翼。目前兼任陽明交大電子與資訊研究中心主任、交大-台積電聯合研發中心主任。
圖/ 蔡仁譯攝影

責任編輯:吳佩臻、張庭銉

關鍵字: #第3類半導體
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2025台灣設計展在彰化!直擊「圓未來之行」必看十大亮點:3+1大展區,跨入時空轉換通道,共創未來新可能!
2025台灣設計展在彰化!直擊「圓未來之行」必看十大亮點:3+1大展區,跨入時空轉換通道,共創未來新可能!

亮點一:回溯城市源頭起點,航海語彙彷若時光倒流

「圓未來之行」共分為室內三大展區與一戶外展區,以「與城市一同成長」做為策展主軸,梳理出:「源─緣─圓─合」x時光「過去─現在─未來」串接時代軸線,將彰化的「交通、建設與生活」呈現於展區中。「源」記憶之源展區入口處,是彰化航運貿易的起點,設計語彙透過水波、帆船、引領觀展者漫步前進,從最微觀的早期建材文物看到城市發展的歷史,如:清領時期至日治時期的多樣建築元素與素材,包含:戎克船、壓艙石、福州杉、枕木、酒甕,回望彰化的源頭,憶起移居而來的風光繁榮。

亮點二:光雕沙盤演譯交通建設願景,點亮未來發展藍圖

「緣」的轉譯之間,以「連結」為核心主題。居民與城市透過交通路網緊密相繫,象徵彰化從人與地的互動中,編織出發展的脈動。〈脈動彰化〉展項以光雕技術投影於立體沙盤模型上,生動演繹「一軸一環雙樞紐四引擎」的整體建設願景。
隨著各交通樞紐依序點亮,縣域交通網絡的節奏逐步展開,城市與鄉鎮間的連結脈絡清晰浮現,展現彰化邁向均衡發展、共榮未來的宏觀藍圖。

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〈脈動彰化〉以光雕技術生動演繹「一軸一環雙樞紐四引擎」的整體建設願景。
圖/ 彰化縣政府

亮點三:模型x互動表述社群共融,實踐宜居生活的想像

以等比縮小建築模型結合互動展示,呈現伸港基地新時代青年住宅與社會住宅的「租售共融」模式,觀展者可透過互動深入瞭解青宅社宅共居的設計意圖與社會影響,感受彰化如何回應居住正義與社會福祉的生活需求,看見宜居城市的生活模樣。

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〈宜居共築所〉展示伸港基地「青宅+社宅共居」的創新政策。
圖/ 彰化縣政府

亮點四:鹿江綠建築校園AR互動,亮相生態x教育x文化的交織成果

教育是宜居生活的一大環節。「鹿江綠建築校園」透過立體模型結合互動呈現:未來綠學園─教育x永續x建築示範,將綠建築結合AR增強影像互動,觀展者用手機對準模型,即可看到校園的環境永續設計特點,讓綠建築不僅是獲獎的優秀成果,更是一個精心設計的教育實踐。

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本次作為【圓未來之行】展區的鹿江國際中小學,即是榮獲公共工程金質獎的綠建築場域,民眾可透過掃描模型上的標示點探索其中的永續設計。
圖/ 彰化縣政府

亮點五:你看不見的城市隱形治理設計,一地多用校園複合蓄洪池

展區中,將「全國首創校園複合蓄洪場─地下停車場兼蓄洪池」,透過立體模型結合電控薄膜,呈現蓄洪場域與生活場域的結合。看資源如何整合應用,超越既定印象,創造一地多用,融合教育、社區、防洪機能的複合設計新模範,表達城市韌性設計的新可能。

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〈全齡照護網〉展示一站式長照大樓,民眾走至定位即可揭露對應設施的照護服務。
圖/ 彰化縣政府

亮點六:回應健康共融的生活型態,窺見一站式長照大樓、共融公園等

健康共融的生活型態,城市是如何回應的呢?展區中也將呈現城市「全齡共享」的生活設計典範,讓不同的年齡層,都能被承接、照護與支持,展出:因應共融需求而設計的一站式長照大樓,內含不老健身房、托嬰與育兒親子館、長照創新等多項措施,只要踩在地上互動點位,便會亮起相應服務的大樓樓層,完整了解一站式長照大樓的服務項目。此外,也設計了「反應力x不老健身房」、「全民運動」等互動感應投影遊戲,以及未來「共融式遊戲場」投票選擇,表達未來城市規劃意向,提供參與城市共融的連結與共造,傳遞永續、人本兼容並蓄的溫柔回應。

亮點七:探索時間如何轉譯新生?走進老屋再造活化空間

展區概念中,回應300年的城市建設新舊共生,「時光新生所」打造出「老屋點燈造型故事屋」,精選五組代表案例,從老屋前身到改造過程,以及此刻的成果,看見老屋與社區、青年與夢想、創業與創新,透過建築再造表達當代生活的新生命與城市活力。

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〈時光新生所〉以翻牌形式呈現老屋整修前後的使用對比。
圖/ 彰化縣政府

亮點八:情境式體驗未來車廂,城市藍圖引導對未來的渴望期盼

當過去、現在被梳理完整後。未來會是什麼呢?「未來城市展區」則以縫合、綻放、圓滿、快捷幸福未來為題,透過「情境式劇場」,讓觀展者置身未來車廂中。搭乘未來號看著窗外,播放著目前規劃的未來藍圖,當旅程來到終點,未來就是始於現在的行動。邀請你共同參與種種希望與可能性。

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【圓未來之行】展區內的未來車廂,在車廂兩側呈現城市未來規劃遠景,帶給每位觀展者沉浸式體驗快捷幸福未來。
圖/ 彰化縣政府

亮點九:建築AI互動選擇,未來共創基地展區實驗計畫

彰化縣長王惠美表示,「未來城市的藍圖,必須由民眾共同描繪,唯有大家的想法與創意,才能讓城市更貼近生活、貼近人心。」因此,「未來城市共創基地」設計共創互動環節,以大尺度的城市規劃角度出發,邀請觀展者共同打造屬於彰化的未來城。
以彰交特定區為城市共創背景,觀展者能透過平板互動,依需求、喜好選定主題類型與建築,如:該區域希望如何發展?公園綠地(共融公園、生態濕地)、產業經濟(百貨商場、研發大樓)、休閒育樂(美術館、圖書館等),民眾意見將影響城市發展指數,並由 AI 生成建築於畫面上,最終於大顯示螢幕上看到共創未來城市的樣貌。
透過互動體驗,民眾得以反思發展過程中經濟建設與生活環境的平衡取捨,展項最終會將互動成果整理成報告做為縣府施政參考,此區域的未來,將是共創而生的實驗基地。

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〈未來城市共創基地〉可透過平板互動生成多種建築,邀請民眾一同建設未來的理想城市。
圖/ 彰化縣政府

亮點十:戶外串聯生態作品區,看行動如何實踐永續?

最終,來到更宏觀的探討彰化未來城市的環境,傳遞三大核心:未來想像、智慧永續循環、綠色療癒,將其展現於生態設計作品中的〈魚的肚子是我們的生活〉、〈往事河光.未來亭〉、〈漂泊之所〉,分別呈現自然環境保護,由在地師生共創孕生作品、以太陽能系統呈現未來資源的自給自足,及將彰化歷史重要的戎克船體轉化休憩裝置。回扣彰化的起點主軸:生態環境與幸福宜居生活,完成一趟精彩的「圓未來之行」體驗。

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【圓未來之行】戶外展區中的展品:〈魚的肚子是我們的生活〉,呼籲大眾綠色環保、永續循環的重要性。
圖/ 彰化縣政府

採訪・撰文/楊喻婷
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