第三代半導(dǎo)體市場起飛！誰是下一個(gè)芯片霸主？

在賽場上，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(dǎo)體競賽也不例外，老將們多是掌握元件設(shè)計(jì)、制造、封測技術(shù)的IDM廠商，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(tuán)打群架方式快速追趕中。 第三代半導(dǎo)體老將當(dāng)中，全球基板龍頭Wolfspeed主宰全球逾6成碳化硅（SiC）基板供應(yīng)量，并掌握整合元件設(shè)計(jì)制造能力，2021財(cái)年?duì)I收達(dá)5.256億美元。 Wolfspeed于1987年創(chuàng)立之初，就專注于碳化硅材料設(shè)計(jì)研發(fā)，技術(shù)與專利布局遙遙領(lǐng)先。日本專利研究機(jī)構(gòu)Patent Result分析，Wolfspeed掌握碳化硅相關(guān)專利居全球之冠，其余依序?yàn)榱_姆半導(dǎo)體（ROHM）、住友電工（Sumitomo）、三菱電機(jī)（Mitsubishi）、電裝（DENSO）。
Wolfspeed主宰了全球?qū)⒔?成的碳化硅基板供應(yīng)，Tesla于2018年推出的Model 3車款中所使用的碳化硅芯片，原料也來自Wolfspeed。 憑借著Wolfspeed在基板的獨(dú)大，美國成為全球碳化硅強(qiáng)國，歐洲與日本則緊追在后，包括來自日本的全球第2大碳化硅晶圓供應(yīng)商羅姆半導(dǎo)體（ROHM）、德國車用半導(dǎo)體龍頭英飛凌（Infineon）、瑞士功率元件大廠意法半導(dǎo)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大廠一手包辦研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造到封測等環(huán)節(jié)，搭配各自汽車、工業(yè)與通訊領(lǐng)域應(yīng)用，以自有品牌銷售元件，在第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)場已站穩(wěn)位置。 相對國際IDM大廠布局逾30年，中國臺灣近10年左右才起步投入第三代半導(dǎo)體，屬于市場后進(jìn)者，產(chǎn)業(yè)發(fā)展樣貌也延續(xù)第一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的專業(yè)分工形式，在基板、磊晶、IC設(shè)計(jì)與制造代工等環(huán)節(jié)各司其職。 從技術(shù)面來看，中國臺灣目前投入第三代半導(dǎo)體的主要玩家，多出自第一代、第二代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，包括臺積電、穩(wěn)懋、環(huán)球晶、嘉晶、漢磊、強(qiáng)茂、宏捷科和環(huán)宇-KY等，當(dāng)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(dǎo)體市場。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(yīng)商，中美晶也轉(zhuǎn)投資無線通信器材制造商宏捷科、功率元件廠朋程、藍(lán)寶石基板廠兆遠(yuǎn)等，完整布局上下游組成“虛擬IDM集團(tuán)”。 漢民集團(tuán)的實(shí)力也不容低估，以漢磊投控投資磊晶廠嘉晶、晶圓代工廠漢磊，也曾投資IC設(shè)計(jì)廠瀚薪，在第三代半導(dǎo)體的步局最早、也最完整。 自動(dòng)化設(shè)備大廠廣運(yùn)集團(tuán)則快速回應(yīng)市場趨勢，與轉(zhuǎn)投資的太陽能廠太極能源，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)車市場的鴻海集團(tuán)，除了成立鴻揚(yáng)半導(dǎo)體、買下旺宏6吋廠投入碳化硅制造，旗下鴻海研究院也投入元件設(shè)計(jì)開發(fā)研究。
01技術(shù)尚未標(biāo)準(zhǔn)化，賽局正要開始 由于第三代半導(dǎo)體技術(shù)與材料仍在發(fā)展階段，因此研發(fā)制程亟需客戶反饋，以持續(xù)調(diào)整優(yōu)化。然而，往往想保住業(yè)務(wù)機(jī)密的客戶透露情報(bào)有限，導(dǎo)致中國臺灣廠商必須自行摸索，也彰顯出IDM廠商研發(fā)產(chǎn)制一條龍的優(yōu)勢。 環(huán)球晶董事長徐秀蘭坦言，相對國際大廠，環(huán)球晶在第三代半導(dǎo)體發(fā)展還比較稚嫩，但客戶給的回饋愈快，愈能進(jìn)步。雖然集團(tuán)旗下公司各自獨(dú)立研發(fā)，基板商須對客戶保持中立性，不過集團(tuán)內(nèi)公司相對還是較樂意回饋意見，有助于集團(tuán)成員加速彼此學(xué)習(xí)。如今第三代半導(dǎo)體仍是IDM廠的天下，但未來5～10年是否出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)分工，徐秀蘭認(rèn)為有可能，因?yàn)镮DM廠和客戶之間仍存在競爭關(guān)系，一旦出現(xiàn)類似臺積電的大型獨(dú)立制造廠，或許就有許多IC設(shè)計(jì)商愿意下單。 聯(lián)電近日也宣布進(jìn)軍第三代半導(dǎo)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(xiàn)正積極將相關(guān)技術(shù)朝平臺化發(fā)展，為IC設(shè)計(jì)業(yè)者提供標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)平臺。針對這項(xiàng)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)朝碳化硅開始布局。目前氮化鎵技術(shù)平臺建置已逐漸成形，預(yù)期2022年將進(jìn)入Design in階段，取得客戶開發(fā)新品入場卷。率先提供的解決方案將以硅基氮化鎵為主，朝消費(fèi)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(jiān)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(dǎo)體（Navitas）采用，臺積電也助其登上全球功率元件第一地位，這意味著中國臺灣能延續(xù)專業(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仍由射頻元件全球前兩大IDM廠思佳訊和Qorvo主導(dǎo)，中國臺灣投入氮化鎵射頻元件生產(chǎn)多年的穩(wěn)懋，同是第二代半導(dǎo)體砷化鎵（GaAs）代工龍頭，與前者相比也只能算是新秀。 碳化硅代工大廠漢磊也認(rèn)為，IDM廠在車載領(lǐng)域有優(yōu)勢，基于車載可信賴度及賠償層面考驗(yàn)，IC設(shè)計(jì)業(yè)者與代工廠合作在綠能領(lǐng)域機(jī)會(huì)較大。 碳化硅市場仍在不斷轉(zhuǎn)變，相關(guān)應(yīng)用與設(shè)計(jì)框架也都尚未定型，老將未必就主導(dǎo)未來，新秀仍有反轉(zhuǎn)既有老將市占版圖機(jī)會(huì)，誰輸誰贏尚在未定之天。