全球厂商争霸第三代半导体

第3个市场则是碳化硅供电芯片（SiC）。碳化硅材料的特殊之处在于，如果要转换接近1000伏特以上的高电压，就只有碳化硅能做到这样的要求；换句话说，如果要用在高铁上，用在转换风力发电，或是推动大型的电动船、电动车，用碳化矽都能做得更有效率。

过去电动车都使用硅制成的IGBT电源转换芯片，但特斯拉Model 3首次采用意法半导体制造的碳化硅元件，为电动车转换电能。根据英飞凌提供的数据，同样一辆电动车，换上碳化矽晶片后，续航力能提高4%，由于电动车每1分电源都极为昂贵，各家车厂都积极布局碳化矽技术。英飞凌预期，到2025年，碳化硅芯片将占汽车电子功率元件两成。

2018年，日本罗姆半导体宣布，在2024年之前将增加碳化硅产能16倍。法国雷诺汽车也宣布，和意法半导体结盟，所需的碳化硅芯片由意法半导体独家供应。2019年，德国福斯集团跟美国Cree合作，由Cree独家和福斯合作发展碳化硅技术，同年Cree也宣布投资10亿美元，兴建巨型碳化硅工厂。所有人都已经看到，过去汽车是否省油，是由引擎决定，未来电动车要如何省电，则是由第3代半导体技术决定。

台积电在这个领域，早已发展多年，其他中国台湾公司是向欧洲技转，但台积电则是自己花钱，由最基础堆叠不同材料的磊晶技术开始研究。外界观察，台积电仍是以硅基板的化合物半导体为主，这种技术在通讯上应用有限，但在电动车等应用上相当有竞争力。根据台积电年报，台积电在硅基板氮化镓上，2020年已开发出150伏特和650伏特两种平台。台积电将因此搭上电动车第3代半导体的成长大潮。去年2月，意法半导体宣布和台积电合作，台积电已经为意法生产车用的化合物半导体硅片。

事实上，在消费性电子用的电源转换芯片上，外资指出台积电从2014年开始就帮爱尔兰的IC设计公司Navitas代工生产。2021年，Navitas宣布，他们已经卖出了1300万个第3代半导体变压器，目前每个月出货量达到100万个，良率几乎是百分之百。由于Navitas在这个领域拥有5成市占率，也证明台积电早已悄悄靠第3代半导体在赚钱。

这种化合物半导体目前主要仍在六吋的设备上生产，但台积电的技术现在已能改用8吋设备生产，效率更高。这项技术发展成熟之后，台积电旧有的8吋厂，由于折旧早已完成，换上化合物半导体新应用，获利还会进一步提高。

世界先进因为拥有大量8吋的设备，也跟台积电采取相同的策略，大力发展矽基的氮化镓芯片制造技术，以提升附加价值。世界先进董事长方略受访时表示，正积极建立完整的氮化镓加工技术，除了前后段制程都自行完成，也会建立自己的晶圆薄化技术。

中美晶则是另一股积极投资第3代半导体的势力，除了去年底成为宏捷科最大股东，切入通讯用化合物半导体制造外，本刊采访得知，中美晶旗下环球晶第3代半导体基板技术也逐渐成形，但仍需克服良率和成本问题。

同时，中美晶也在悄悄整合资源，另一路布局切入车用第3代半导体市场。中美晶董事卢明光的长子卢建志，目前是茂矽董事。茂矽年报中揭露，茂矽正在积极发展氮化镓的快充技术。卢明光目前出任大同董事长，大同也有自制国产电动大巴电力系统的技术，本刊采访卢明光，他也是朋程董事长，卢明光表示，目前6吋的矽晶圆价格是20美元，6吋的碳化矽要1500美元，当碳化矽成本能降到750美元，车用碳化矽的MOSFET就有机会普及，他估计「大概还要5年以上」。

根据张翼观察，目前中国台湾在第3代半导体领域，是「制造强，两端弱」，做代工制造的公司很多，但有能力设计第3代半导体IC设计的公司却不多。高频电路设计需要数学、物理、电磁波理论基础，功率IC设计需机电（机械、电子、电机）整合背景，设计人才非常稀有。另外，中国台湾也需要突破基板制造的技术；例如，制造通讯IC需要绝缘碳化矽基板，如果中国台湾有能力自制基板，稳懋和宏捷科的发展会更为快速。

在发展第3代半导体上，不管中国台湾还是中国大陆，与欧美仍有不小的差距。名列全球前10大半导体厂英飞凌，高级经理高金萍接受本刊采访时表示，目前全球主流车厂电动车规格已往800伏特高压平台发展，意即对台厂来说较为困难的碳化矽将成主流。英飞凌发展碳化矽技术超过25年，已有20家车厂在使用及评估英飞凌的碳化矽产品。

高金萍指出，未来不只电动车需要第3代半导体，从提升太阳能发电效率，缩短电动车充电时间，到提高资料中心的用电效率，缩小行动装置电源体积，都用得上这项技术。

目前，中国大陆也拼命投资第3代半导体，如华为投资碳化矽磊晶公司瀚天天成；长期生产LED的三安光电，也因为使用的材料相近，发展受到瞩目。但业界人士透露，以三安光电为例，化合物半导体产能约为1500片，跟中国台湾稳懋、宏捷科数万片的产能相比，仍有不小差距。

第3代半导体是未来各地抢占电动车、新能源，甚至国防、太空优势，不能忽视的关键技术，谁在这个领域领先，谁就能在这个领域胜出，有机会成为下一个台积电。