受到 5G 通訊、電動車、可再生能源和工業自動化拉動，以碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 為首的二元 III-V 族「寬能隙」(Wide Band Gap, WBG) 化合物半導體，終於從萌芽加速迎向成長期。整體而言，氮化鎵在「高功率 RF」具明顯優勢，是 5G 基地台的必備材料，功率應用以中低壓表現較佳；碳化矽在耐高壓 (＞600V) 表現較優，大功率是最佳發揮舞台，廣泛應用於車用電子和電力設備等。
就碳化矽供應鏈角度來看，目前全球產量以美國為大宗，約持有 70～80% 市場，以併購快捷半導體 (Fairchild) 的安森美 (On) 最為知名，聯合碳化矽 (UnitedSiC) 則是實力堅強的新秀；歐洲在單晶基板 (襯底)、磊晶 (外延)、器件等製造環節擁有較完整的產業鏈，以意法半導體 (ST)、英飛淩 (Infineon) 為領頭羊；日本則在設備、器件方面領先，羅姆半導體 (ROHM) 堪為代表。
至於氮化鎵，安森美早於 2016 年與 Transphorm 公司聯袂發展 GaN 電源系統方案；宜普電源轉換公司 (EPC) 是首家推出「增強型氮化鎵場效應電晶體」(eGaN® FET) 的供應商。身為功率離散元件及模組最大供應商的英飛凌，亦在 2018 年宣佈量產 CoolGaN 600V 增強型高電子移動率晶體電晶體 (HEMT) 和氮化鎵閘極驅動 IC EiceDRIVER；ST 則是射頻 (RF) 矽基氮化鎵 (GaN-on-Si) 的先進者。
「製程介面」(基板材料) 是氮化鎵應用的最大關鍵，分為：碳化矽基氮化鎵(GaN-on-SiC) 和 GaN-on-Si 兩種。雖然 GaN-on-SiC 在導熱性、可應用功率、可靠性、良率取勝，未來五年極可能繼續主導 GaN RF 產業，與 GaN-on-Diamond (鑽石) 皆強調性能發揮；但 GaN-on-Si 因可利用矽製程的規模經濟降低成本，仍有高達五成的成長率！且可能呈現大者恆大的局面。
值得留意的是，第三代半導體已被中國「十四五計畫」點名列入重點扶植對象，在傾國家力量發展下，化合物半導體或將成為科技戰新標的；事實上，透過收購歐洲公司化合物半導體部門，中國已取得一定的製造技術。對於近來的國際貿易摩擦效應，安森美預期縱使短期內會限制中國國內寬能隙半導體的設備引進、產能擴充和原材料供應，但長期將刺激寬能隙功率器件材料和設備領域大量投資。
EPC 表示迄今未見直接影響，但中國政府的大力投入或將引發新一輪競爭。UnitedSiC 則強調在過去幾年間，已在基板、磊晶 (epitaxial) 晶圓供應及封裝資源方面有完整的因應措施，可對所有新一代的元件品質把關，並將原料多元化納入製程環節。想知道更多關於 SiC 和 GaN 的現在與未來、技術與挑戰？半導體先進大廠的供需預期、產品特色及應對策略又是如何？盡在本期【產業特輯】。
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