第三代半導體市場(chǎng)起飛！誰(shuí)是下一個(gè)芯片霸主？

在賽場(chǎng)上，選手總有老將、新秀之分，各有不同優(yōu)勢。競爭日趨激烈的第三代半導體競賽也不例外，老將們多是掌握元件設計、制造、封測技術(shù)的IDM廠(chǎng)商，由歐美日企業(yè)三足鼎力；中國中國臺灣的新秀們則以產(chǎn)業(yè)分工、集團打群架方式快速追趕中。 第三代半導體老將當中，全球基板龍頭Wolfspeed主宰全球逾6成碳化硅（SiC）基板供應量，并掌握整合元件設計制造能力，2021財年營(yíng)收達5.256億美元。 Wolfspeed于1987年創(chuàng )立之初，就專(zhuān)注于碳化硅材料設計研發(fā)，技術(shù)與專(zhuān)利布局遙遙領(lǐng)先。日本專(zhuān)利研究機構Patent Result分析，Wolfspeed掌握碳化硅相關(guān)專(zhuān)利居全球之冠，其余依序為羅姆半導體（ROHM）、住友電工（Sumitomo）、三菱電機（Mitsubishi）、電裝（DENSO）。
Wolfspeed主宰了全球將近6成的碳化硅基板供應，Tesla于2018年推出的Model 3車(chē)款中所使用的碳化硅芯片，原料也來(lái)自Wolfspeed。 憑借著(zhù)Wolfspeed在基板的獨大，美國成為全球碳化硅強國，歐洲與日本則緊追在后，包括來(lái)自日本的全球第2大碳化硅晶圓供應商羅姆半導體（ROHM）、德國車(chē)用半導體龍頭英飛凌（Infineon）、瑞士功率元件大廠(chǎng)意法半導體（ST），還有美國兩大射頻（RF）前端通訊龍頭思佳訊（Skywork）與科沃（Qorvo）等。 這些歐美日IDM大廠(chǎng)一手包辦研發(fā)、設計、制造到封測等環(huán)節，搭配各自汽車(chē)、工業(yè)與通訊領(lǐng)域應用，以自有品牌銷(xiāo)售元件，在第三代半導體戰場(chǎng)已站穩位置。 相對國際IDM大廠(chǎng)布局逾30年，中國臺灣近10年左右才起步投入第三代半導體，屬于市場(chǎng)后進(jìn)者，產(chǎn)業(yè)發(fā)展樣貌也延續第一代半導體產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)業(yè)分工形式，在基板、磊晶、IC設計與制造代工等環(huán)節各司其職。 從技術(shù)面來(lái)看，中國臺灣目前投入第三代半導體的主要玩家，多出自第一代、第二代半導體產(chǎn)業(yè)，包括臺積電、穩懋、環(huán)球晶、嘉晶、漢磊、強茂、宏捷科和環(huán)宇-KY等，當然也不乏橫空出世的選手，如盛新材料、鴻海。 此外，還有不少公司也積極搶進(jìn)第三代半導體市場(chǎng)。以中美晶最受矚目，其旗下環(huán)球晶已是中國臺灣最大碳化硅晶圓供應商，中美晶也轉投資無(wú)線(xiàn)通信器材制造商宏捷科、功率元件廠(chǎng)朋程、藍寶石基板廠(chǎng)兆遠等，完整布局上下游組成“虛擬IDM集團”。 漢民集團的實(shí)力也不容低估，以漢磊投控投資磊晶廠(chǎng)嘉晶、晶圓代工廠(chǎng)漢磊，也曾投資IC設計廠(chǎng)瀚薪，在第三代半導體的步局最早、也最完整。 自動(dòng)化設備大廠(chǎng)廣運集團則快速回應市場(chǎng)趨勢，與轉投資的太陽(yáng)能廠(chǎng)太極能源，于2020年合資成立碳化硅基板商盛新材料。 這兩年積極搶攻電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的鴻海集團，除了成立鴻揚半導體、買(mǎi)下旺宏6吋廠(chǎng)投入碳化硅制造，旗下鴻海研究院也投入元件設計開(kāi)發(fā)研究。
01技術(shù)尚未標準化，賽局正要開(kāi)始 由于第三代半導體技術(shù)與材料仍在發(fā)展階段，因此研發(fā)制程亟需客戶(hù)反饋，以持續調整優(yōu)化。然而，往往想保住業(yè)務(wù)機密的客戶(hù)透露情報有限，導致中國臺灣廠(chǎng)商必須自行摸索，也彰顯出IDM廠(chǎng)商研發(fā)產(chǎn)制一條龍的優(yōu)勢。 環(huán)球晶董事長(cháng)徐秀蘭坦言，相對國際大廠(chǎng)，環(huán)球晶在第三代半導體發(fā)展還比較稚嫩，但客戶(hù)給的回饋愈快，愈能進(jìn)步。雖然集團旗下公司各自獨立研發(fā)，基板商須對客戶(hù)保持中立性，不過(guò)集團內公司相對還是較樂(lè )意回饋意見(jiàn)，有助于集團成員加速彼此學(xué)習。如今第三代半導體仍是IDM廠(chǎng)的天下，但未來(lái)5～10年是否出現產(chǎn)業(yè)分工，徐秀蘭認為有可能，因為IDM廠(chǎng)和客戶(hù)之間仍存在競爭關(guān)系，一旦出現類(lèi)似臺積電的大型獨立制造廠(chǎng)，或許就有許多IC設計商愿意下單。 聯(lián)電近日也宣布進(jìn)軍第三代半導體產(chǎn)業(yè)，并且與比利時(shí)微電子研究中心（IMEC）進(jìn)行技術(shù)研發(fā)合作，現正積極將相關(guān)技術(shù)朝平臺化發(fā)展，為IC設計業(yè)者提供標準化的技術(shù)平臺。針對這項技術(shù)平臺的建立，聯(lián)電將會(huì )以提供功率、射頻元件方案為主，初期會(huì )以氮化鎵技術(shù)先行，待其技術(shù)發(fā)展成熟后，下一步才會(huì )朝碳化硅開(kāi)始布局。目前氮化鎵技術(shù)平臺建置已逐漸成形，預期2022年將進(jìn)入Design in階段，取得客戶(hù)開(kāi)發(fā)新品入場(chǎng)卷。率先提供的解決方案將以硅基氮化鎵為主，朝消費性功率元件代工切入，提供6吋晶圓方案。 至于臺積電，工研院產(chǎn)科國際所研究總監楊瑞臨指出，其硅基氮化鎵（GaN on Si）代工技術(shù)已獲功率元件龍頭納微半導體（Navitas）采用，臺積電也助其登上全球功率元件第一地位，這意味著(zhù)中國臺灣能延續專(zhuān)業(yè)分工的制造優(yōu)勢，在國際搶下一片天。 盡管如此，氮化鎵射頻通訊市場(chǎng)仍由射頻元件全球前兩大IDM廠(chǎng)思佳訊和Qorvo主導，中國臺灣投入氮化鎵射頻元件生產(chǎn)多年的穩懋，同是第二代半導體砷化鎵（GaAs）代工龍頭，與前者相比也只能算是新秀。 碳化硅代工大廠(chǎng)漢磊也認為，IDM廠(chǎng)在車(chē)載領(lǐng)域有優(yōu)勢，基于車(chē)載可信賴(lài)度及賠償層面考驗，IC設計業(yè)者與代工廠(chǎng)合作在綠能領(lǐng)域機會(huì )較大。 碳化硅市場(chǎng)仍在不斷轉變，相關(guān)應用與設計框架也都尚未定型，老將未必就主導未來(lái)，新秀仍有反轉既有老將市占版圖機會(huì )，誰(shuí)輸誰(shuí)贏(yíng)尚在未定之天。