“第三代半导体”无疑是 2021 年投资市场宠儿，然而，若从国外厂商近年来积极透过并购发展第三代半导体材料与技术，以及中国砸重本全力投入第三代半导体的开发，就能一窥第三代半导体的重要性。它已不再只是投资市场的热门词，更是台湾科技产业不能不掌握的关键技术！
事实上，台湾厂商早已看到这样的趋势，无论是以盛新、环球晶为主的化合物半导体材料厂商、磊晶厂合晶，或像是稳懋、全新等化合物半导体厂商、以及以台积电、世界先进为代表的硅基半导体厂商，还是台达电等系统厂商，甚至像是富采等光电厂商都早已跨足布局第三代半导体技术。
然而，拆解第三代半导体目前全球的技术与商用化进展，除了 SiC 与 GaN-on-Si 的技术发展相对成熟，目前分别有车用与消费性快充产品的应用领域作为最大出海口之外，另一项极具发展潜力的 GaN-on-SiC 技术，则仍处于产业相当期待，但技术仍待突破、厂商也还在鸭子划水默默布局的阶段。
而工研院看到了 GaN-on-SiC 未来的潜力以及对台湾产业发展的重要性，但也发现业界在发展这项异质整合技术时，仍面临许多困境与待突破之处，因而决定借镜过往推动 Micro LED 技术发展的方式，企图透过建构平台，桥接台湾产业中擅长“光”与“电”的厂商、技术与人才，并同时能与系统进行验证与交流。
台湾科技产业不能在电动车大未来中缺席
工研院电子与光电系统研究所组长方彦翔在接受《科技新报》专访时就谈到 GaN-on-SiC 的发展潜力，他指出，电动车与自驾车的发展已成为不可逆的趋势，而化合物半导体作为车用零组件的趋势也早已成形。
工研院电子与光电系统研究所研发副组长傅毅耕就指出，目前的 GaN-on-Si 技术在耐高压的特性上并不适合用于车子的部分，而是适用于电压 650 伏以下，以快充为大宗的应用，但 GaN-on-SiC 能承受的崩溃电压却相对大的多，极限在 2000 伏左右，意味着应用于车用将有相当大的潜力，特别在 OBC (on board charger) 的部分。
▲GaN-on-Si 与 GaN-on-SiC 技术、特性与应用领域的比较
方彦翔分享，工研院在决定成立推动第三代半导体 (包含 SiC 和 GaN 材料) 发展的平台之前，就已先和系统厂接触过，确认系统厂的采用意愿。“我们发现系统厂对 GaN 材料应用于电动车充电领域跃跃欲试，但目前却苦于没有 GaN 的产品可以尝试采用。”在确认完系统厂态度后发现，事实上出海口是存在的，GaN-on-SiC 要是能发展出特性够好、可靠度够高的元件产品，GaN 将能成为未来电动车、自驾车的重要材料与元件。
“而台湾正是三五族半导体(也就是 GaN 材料)的强国！”方彦翔笑说，台湾在 GaN 化合物半导体着墨很久，现在运用于激光、LED，甚至是电灯泡。但过往熟悉 GaN 材料的多以“光”的厂商为主，如今要跨入第三代半导体领域，需要能整合熟悉“电”的技术与人才，靠着将是不同产业的整合，无法单打独斗达成。对原先就熟悉 SiC 的元件厂商来说，也同样乐见 GaN 的产品未来能开创不同出海口(市场)。此外，由于化合物半导体的特性与硅基半导体差异相当大，必须先知道终端应用所需特性，在上游产品设计与制造时，会因所需特性的差异，在磊晶段即做出不同设计。也正因如此，元件厂也需要与熟悉 GaN 材料的磊晶厂紧密合作，开发出适用于不同终端的产品。
工研院新平台将成第三代半导体发展推手
工研院在看到厂商的需求与痛点后，就在今年创立全新的平台，同时也预计在今年底于 TOSIA 协会成立化合物半导体的 Special Interest Groups (SIG)，并将发表最新的产业白皮书。
“在工研院全新的平台提供 SiC-on-SiC, GaN on XX (Si / SiC / QST…等) 应用于 RF 及 power 的服务。其中，由于 GaN-on-SiC 用于车载相对匮乏，因此将以平台概念协助相关业者串接上中下游，以达最大综效。”方彦翔进一步说明。
不仅将 SiC 和 GaN 技术从基板到系统端都串接起来，工研院也已规划好应用领域的部分，而这领域将以电动车及电动机车为主。方彦翔谈到，“电动机车应该会是 GaN-on-SiC 的重要里程碑”，由于台湾在电动机车的主导性相对大，“电动机车无疑将是一个试金石，一旦成功导入电动机车，未来在打入电动车的供应链就有把握度”。
尽管在第三代半导体的发展上，国外厂商已拔得先筹，但鸭子划水的台厂凭借著在半导体产业积累的技术、经验与人才，加上政策的推动，与工研院平台的桥接与推广，业界对台湾产业成功切入第三代半导体的发展仍具十足信心，正如同方彦翔所说的，台湾在发展第三代半导体上，“势必一定要成功，不能妥协的！”
（首图来源：科技新报）
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