相關個股：穩懋(3105)、太極(4934)、中美晶(5483)、廣運(6125)、環球晶(6488)

關於「第三代半導體」，若以「集團」為單位，台灣總共有4個集團值得介紹，分別是「台積電集團」、「廣運集團」、「漢民集團」與「中美晶集團」，但在介紹之前有必要簡單說明一下有關「第三代半導體」的產業知識。

首先，第一代、第二代、第三代半導體之間是互相「沒有取代性的」，不會說第三代半導體中的「碳化矽」出現就會取代第一代半導體的「矽」材料。換言之，我們不會見到像是CPU、GPU這類原本由「矽」製作的晶片改由第三代半導體「碳化矽」材料來製作。所以，稱之為第一代、第二代、第三代半導體其實很容易讓人產生一代比一代好的誤解，倒不如稱之為第一類、第二類、第三類半導體會更適合，因為每一類的半導體材料都有「自己的特色」。

像是第一類半導體「矽」的特點就是「來源與用途都很廣泛」，我們常聽到的CPU、GPU、DRAM都是以「矽」為主要材料，不過矽材料在「發光性」的表現並不佳，所以接下來5G商用需求出現就促成了第二類半導體「砷化鎵」的誕生。

5G通訊有個特點就是「高頻」，而第二類半導體「砷化鎵」就有高頻的特性，同時兼具第一類半導體所缺的「發光」特性，例如用iPhone作臉部辨識便是透過「第二類半導體」發光打到臉上來作辨識。

5G之後，「電動車」產業緊接而來，電動車車體內對「高電流」、「高電壓」與「高頻」的要求更高，而能夠滿足以上三項要求的半導體材料就是「第三類半導體」，其中可再細分為「氮化鎵(GaN)」與「碳化矽(SiC)」。「氮化鎵(GaN)」特性是「高頻中壓」，適合應用在「５G基地台」與「快充頭」，「碳化矽(SiC)」則具有「高頻高壓」特性，適合應用在「充電樁」與「電動車」。

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電動車龍頭「特斯拉」是全球第一家把「碳化矽(SiC)」裝進電動車的廠商，Model 3就是世界上第一台採用第三類半導體「碳化矽功率模組」的電動車，結果一用不得了，特斯拉的電動車跑的比別人要快很多，此事隨後被中國最大電動車廠「比亞迪」知道，並且馬上跟進導入「碳化矽(SiC)」材料，這段故事使得市場開始看到「第三類半導體」這項題材。

目前第三類半導體產業主要由歐美大廠佔據，像是「Wolfspeed(先前名稱是Cree科銳)」、「英飛凌」、「意法半導體」以及大家可能比較少聽到的「羅姆半導體」等，這些國際大廠都已在「碳化矽(SiC)」晶圓領域卡好位子。其中「Wolfspeed(科銳Cree)」是全球碳化矽基板的龍頭，市占率超過6成。

Wolfspeed(科銳Cree)以製造6吋晶圓為主，目前台廠的4吋碳化矽晶圓相對於歐美的6吋而言，在「數量」與「單位成本」上是比較缺乏競爭力的，尤其Wolfspeed(科銳Cree)預計明年2022年初開始8吋晶圓廠的量產，到時台廠的壓力會更大，這是台廠有待追趕的「產業現況」，接下來繼續拆解第三類半導體的每一個生產環節。

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上圖為「碳化矽(SiC)功率元件」架構以及代表的台廠，其中記住一點就好，「基板」是最重要的市場，佔整體成本接近50%，所以市場才會有「得基板者得天下」的說法，其餘像是「磊晶」約佔成本25%、「製造」佔20%、「後段封測」約佔5%，成本結構大約就是這樣。

既然是「得基板者得天下」，基板自然不好做，在基板生產過程中，以「長晶」的難度最高，「長晶」可以理解為「長出一根晶棒的過程」，用「矽」當材料長出來的就叫「矽晶棒」，用「碳化矽」當材料長出來的晶棒就叫「碳化矽晶棒」。以「矽」材料來說，通常3到4天的時間就可以長出約200至300公分的晶棒，但如果用「碳化矽(SiC)」當材料，可能2個禮拜都還長不到10公分。而第三類半導體除了「長晶過程」緩慢以外還有一個難題要克服，那就是「溫度」。矽的長晶過程只需溫度在1,500度，但是碳化矽長晶過程對溫度的要求會高達2,500度，而且沒有辦法即時觀察晶體的生長狀況，所以最後很容易花了很長的時間在長晶，結果最後晶棒沒長好而報銷。所以台廠之中只有《6488環球晶》與《4939太極》兩家廠商有長晶技術能做「碳化矽(SiC)基板」。

環球晶在長晶的部分，目前是4吋晶圓可以自己做長晶，產品也有小量出貨，至於6吋產品，環球晶也有相關的計畫，後續在中美晶集團的單元再詳細介紹，今天先以「廣運集團」為主角。

《6125廣運》與其子公司《4934太極能源》合資成立孫公司《盛新材料》，這間公司主要是以長晶為主，但也可以自己「切片」、「磨片」以及「拋光」，並有擁有16台長晶爐，其中一台和母公司廣運共同研發，有效月產量為400片，未來朝自製設備為主。

至於太極的4吋碳化矽基板目前正送樣給台灣、日本、美國客戶進行驗證，若驗證完成，預計年底前進入量產階段。太極之所以能做技術難度最高的「長晶」，主因在於第三代半導體的技術是與「中科院」合作完成。去年(2020)二月，太極就宣布取得「國家中山科學研究院」專利授權，現今有能力量產4吋碳化矽基板，並且試產送樣給砷化鎵龍頭廠《3105穩懋》。

最後總結一下本文重點。首先，半導體材料之間沒有替代性；第二點，第三類半導體中，得基板者得天下；第三點，環球晶與太極都有做碳化矽基板的能力；最後一點，太極的技術來至於中科院，客戶是穩懋。

後續將再介紹「台積電集團」、「漢民集團」與「中美晶集團」，歡迎鎖定發文或直接加入昇楷【Line@投資圈】及【Telegram頻道】。

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