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化合物半導體的世界之都

  • 詹益仁

中國大陸想將張家港市打造成化合物半導體的世界之都。百度百科

在一次出差前往位於中國大陸江蘇張家港的路途上,張家港市政府在高速公路旁豎立了一個巨型看板,上面寫著「化合物半導體的世界之都」。下了車趕緊問了當地的業者,當地政府做了甚麼驚天動地的規畫,要將開發園區作為化合物半導體的全球典範?被問的業者笑著回答,只是開始有些項目要進行,話雖誇大的有點離譜,但畢竟也是想成就些事。

化合物半導體2019年全球的產值約370億美元,約佔整體半導體4,500億美元產值的8%。這其中包括了LED、微波功率放大器(PA)、雷射二極體、高功率半導體元件等。然而由於5G行動通訊、3D人臉辨識、光達、電動車、及終極顯示器Micro LED的推波助瀾下,未來化合物半導體每年的成長率在8~10%,高於整體產業的平均值,因此這是個相對成長比較快速的領域,值得我們加以重視。

化合物半導體雖然在產值上與以矽(Si)為主體的半導體主流產業有一大段的距離,但因為其在特性表現上有其優越性,不僅可作為電子元件,亦可應用於光電元件上;此外大部分產品使用於國防軍事等敏感的用途,因此一直受到先進國家的重視。

化合物半導體產業濫觴於七十年代,而美國一直是執世界之牛耳,但因為長期專注於國防軍事的應用,因此當化合物半導體逐漸為民生所使用,終究不敵以亞洲為主的新興國家。但現今美國仍然有幾家以技術力為主要訴求的化合物半導體公司,屹立於世界競爭之林。

日本在八十年代曾經是世界化合物半導體的領先國家,許多原創於美國的技術,後來都是在日本被幾家電子電機的大商社所發揚光大,並被廣泛應用於民生相關的產業。但是很可惜自九十年代開始,日本進入了失落的10年,這些大商社的半導體公司,被南韓及台灣的後起之秀所取代。而原先表現優異的化合物半導體部門,不幸成為外國公司覬覦的對象,紛紛遭到脫手求售的命運,幾乎全軍覆沒。看著樓起樓落的日本半導體產業,相對於日本在八十年代趾高氣昂的氣勢,令人不勝唏噓。

南韓也是個由大商社所主導的半導體產業,從八十年代開始就以矽為主體的VLSI及DRAM的研發及生產,造就了三星電子(Samsung Electronics)及SK海力士(SK Hynix)這兩家半導體產業的巨擘。在九十年代南韓半導體產業也開始投入化合物半導體的發展,但畢竟在以矽為主體的大樹下,新的樹苗不容易滋長。在亞洲金融風暴及網路泡沫之後,化合物半導體在南韓也就鳴金收兵了。

台灣則在當今世界化合物半導體領域佔有舉足輕重角色,而最重要的原因在於人才,30年前在電子電機及相關領域最優秀的人才,幾乎都被吸引到半導體領域,其中專研於化合物半導體者亦不在少數。尤其在九十年代開始,不少在海外工作多年傑出的歸國學人,紛紛回台創立公司。在海歸派及本土派通力合作下,歷經了十年生聚及十年教訓,逐漸在世界舞台上嶄露頭角,並脫穎而出。此外化合物半導體的晶圓製造都在六吋以下,相對投資的金額不像以矽半導體為主的晶圓廠,因此很適合於台灣以中小型企業為主的產業生態。

中國大陸應該是台灣未來在化合物半導體產業上的最大競爭對手,在幾回的五年國家計劃都明定了其發展的策略方針,並將砷化鎵(GaAs)訂為第二代半導體,而碳化矽(SiC)及氮化鎵(GaN)定為第三代半導體,以別於以矽為基礎的第一代半導體。除此之外更提供大筆研發經費,供產業所使用。以化合物半導體最重要的磊晶機台「有機金屬化學氣相沉積」(MOCVD),在十年前就補助了超過三十家的公司從事該設備的研發,雖然其中絕大多數都以失敗收場,卻也造就出一家目前世界前三大的MOCVD設備公司。除此之外中國大陸大規模的購併海外半導體科技公司也時有所聞,直到各國政府開始注意到此嚴重性,才開始收斂。

化合物半導體的世界之都,最後會花落台灣或中國大陸?而台灣叢薾小島如何跟中國大陸競爭?台灣在此領域已經深耕有三十年的基礎,而中國大陸的發展也不過是最近十多年的事。但是對岸在企圖心及資源的投入遠超過我們。再加上幾年前台灣此領域優秀的人才,不斷地被中國大陸以高薪挖腳,造成技術嚴重外流。所幸我們的基礎算是厚實,但是未來的確需要加大投資力道,這包括年輕人才的培養以及先進技術的研發。

台灣化合物半導體的產業都是中小企業,企業主每天忙於應付生存的壓力,很難有餘力去思考大的戰略。因此有賴於政府機構或法人,引領並主導資源的投入及整合,才有可能超越中國大陸的追趕。台灣已經擁有世界領先的矽半導體晶圓產業,在此基礎之上可以與化合物半導體,相互輝映並產生綜效,為台灣創造出另一個枝開葉散的半導體產業!

曾任中央大學電機系教授及系主任,後擔任工研院電子光電所副所長及所長,2013年起投身產業界,曾擔任漢民科技策略長、漢磊科技總經理及漢磊投資控股公司執行長。