什么是第三代半导体？一分钟看懂第三代半导体主要使用在！

  第三代半导体是目前高科技领域最热门的话题，不只中国想要这个技术，从欧洲、美国到中国台湾，所有人都在快速结盟，想在这个机会里分一杯羹。为什么第三代半导体这么火热？它的应用与商机在哪里？

  过去 30 年，台积电、联电擅长制造的逻辑 IC，大多数都是以硅为材料。但硅也有一些弱点，如果用门比喻，用硅做的半导体，就像是用木头做的木门，轻轻一拉就能打开，从绝缘变成导电。

  用第二代或第三代化合物半导体就像是铁门，甚至金库的大门，需要很大的力气，要施加大的电压，才能让半导体材料打开大门，让电子通过。因此，要处理高电压、高频信号，或是在信号的转换速度上，第三代半导体都优于传统的硅。

  目前，坊间所称的第二代半导体，指的是砷化镓、磷化铟这两种半导体材料，这是 1980 年代发展出来的技术。拓墣产业研究院分析师王尊民说，现在所称的第三代半导体，指的是氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）这两种材料，这是 2000 年之后才开始投入市场的新技术。

  尤其，第 3 类半导体并不好做，以通信芯片为例，要按照不同的通信需求，选不一样的材料，在原子等级的尺度下精确排好，难度有如给你各种不一样的形状的石头，堆出一座稳固的高塔，谁能用这些材料，生产出更省电、性能更好的晶体管，就是这一个市场的胜利者。

  第1，是将氮化镓材料用来制造 5G、射频通信的材料（简称 RF GaN）。过去 20 年，许多人想用成熟的硅制程，做出可以用在 5G 高频通讯上的零组件。

  最有名的是高通在 2013 年推出的 RF360 计划。当时，市场上担心，高通这项新技术推出之时，就是生产通信用化合物半导体制造商的死期，稳懋股价还曾因此重挫。

  结果，高通生产出来的硅晶片非常烫，完全没办法用在手机；后来，连高通都回头跟稳懋下单。业界人士观察，通信会愈来愈往高频发展，未来高频通信芯片都是化合物半导体的天下，王尊民观察，这个领域也是化合物半导体制造毛利率最高的部分，像稳懋和宏捷科的毛利都在三至四成。

  第2个市场，是用氮化镓制造电源转换器（简称 Power GaN），这是目前最热门的领域。过去生产相关产品，最难的部分是取得碳化硅的基板，一片 6 寸宽的圆片，要价高达 8 万元台币。而如今已经完成了芯片刻录（5纳米）的12寸的硅晶圆，最贵的仅1600美元。

  但近几年，市场开始出现将氮化镓堆叠在硅基板上的技术（GaN on Si）。这种技术大幅降低化合物半导体成本，用在生产处理数百伏特的电压转换，可以做到又小又省电。目前市面上已经可以看到，原本便当大小的笔电变压器，已经能做到只有饼干大小，OPPO、联想等公司，更积极要把这种技术内建在高阶手机和笔记本电脑电里。

  3月1日，野村证券发表题为A GaN Changer的产业报告，认为未来 2~3 年，第三代半导体将重塑全球消费性电源市场，取代用硅制造的 IGBT 电源管理晶片。野村证券报告预估，2023 年，这一个市场产值每年将以六成以上速度成长。

  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 1,000 伏特以上的高电压，就只有碳化硅能达到要求；换句话说，如果要用在高铁，转换风力发电，或是推动大型的电动船、电动车，碳化硅都更有效率。

  第三代半导体是未来各国抢占电动车、新能源，甚至国防、太空优势，不能忽视的关键技术，谁在这样的领域领先，谁就能在这个领域胜出。