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化合物半导体的世界之都

  • 詹益仁

中国大陆想将张家港市打造成化合物半导体的世界之都。百度百科

在一次出差前往位于中国大陆江苏张家港的路途上,张家港市政府在高速公路旁竖立了一个巨型看板,上面写著「化合物半导体的世界之都」。下了车赶紧问了当地的业者,当地政府做了甚么惊天动地的规画,要将开发园区作为化合物半导体的全球典范?被问的业者笑著回答,只是开始有些项目要进行,话虽夸大的有点离谱,但毕竟也是想成就些事。

化合物半导体2019年全球的产值约370亿美元,约占整体半导体4,500亿美元产值的8%。这其中包括了LED、微波功率放大器(PA)、雷射二极管、高功率半导体元件等。然而由于5G移动通信、3D人脸辨识、光达、电动车、及终极显示器Micro LED的推波助澜下,未来化合物半导体每年的成长率在8~10%,高于整体产业的平均值,因此这是个相对成长比较快速的领域,值得我们加以重视。

化合物半导体虽然在产值上与以矽(Si)为主体的半导体主流产业有一大段的距离,但因为其在特性表现上有其优越性,不仅可作为电子元件,亦可应用于光电元件上;此外大部分产品使用于国防军事等敏感的用途,因此一直受到先进国家的重视。

化合物半导体产业滥觞于七十年代,而美国一直是执世界之牛耳,但因为长期专注于国防军事的应用,因此当化合物半导体逐渐为民生所使用,终究不敌以亚洲为主的新兴国家。但现今美国仍然有几家以技术力为主要诉求的化合物半导体公司,屹立于世界竞争之林。

日本在八十年代曾经是世界化合物半导体的领先国家,许多原创于美国的技术,后来都是在日本被几家电子电机的大商社所发扬光大,并被广泛应用于民生相关的产业。但是很可惜自九十年代开始,日本进入了失落的10年,这些大商社的半导体公司,被韩国及台湾的后起之秀所取代。而原先表现优异的化合物半导体部门,不幸成为外国公司觊觎的对象,纷纷遭到脱手求售的命运,几乎全军覆没。看着楼起楼落的日本半导体产业,相对于日本在八十年代趾高气昂的气势,令人不胜唏嘘。

韩国也是个由大商社所主导的半导体产业,从八十年代开始就以矽为主体的VLSI及DRAM的研发及生产,造就了三星电子(Samsung Electronics)及SK海力士(SK Hynix)这两家半导体产业的巨擘。在九十年代韩国半导体产业也开始投入化合物半导体的发展,但毕竟在以矽为主体的大树下,新的树苗不容易滋长。在亚洲金融风暴及网络泡沫之后,化合物半导体在韩国也就鸣金收兵了。

台湾则在当今世界化合物半导体领域占有举足轻重角色,而最重要的原因在于人才,30年前在电子电机及相关领域最优秀的人才,几乎都被吸引到半导体领域,其中专研于化合物半导体者亦不在少数。尤其在九十年代开始,不少在海外工作多年杰出的归国学人,纷纷回台创立公司。在海归派及本土派通力合作下,历经了十年生聚及十年教训,逐渐在世界舞台上崭露头角,并脱颖而出。此外化合物半导体的晶圆制造都在六寸以下,相对投资的金额不像以矽半导体为主的晶圆厂,因此很适合于台湾以中小型企业为主的产业生态。

中国大陆应该是台湾未来在化合物半导体产业上的最大竞争对手,在几回的五年国家计划都明定了其发展的策略方针,并将砷化镓(GaAs)订为第二代半导体,而碳化硅(SiC)及氮化镓(GaN)定为第三代半导体,以别于以矽为基础的第一代半导体。除此之外更提供大笔研发经费,供产业所使用。以化合物半导体最重要的磊晶机台「有机金属化学气相沉积」(MOCVD),在十年前就补助了超过三十家的公司从事该设备的研发,虽然其中绝大多数都以失败收场,却也造就出一家目前世界前三大的MOCVD设备公司。除此之外中国大陆大规模的购并海外半导体科技公司也时有所闻,直到各国政府开始注意到此严重性,才开始收敛。

化合物半导体的世界之都,最后会花落台湾或中国大陆?而台湾丛薾小岛如何跟中国大陆竞争?台湾在此领域已经深耕有三十年的基础,而中国大陆的发展也不过是最近十多年的事。但是对岸在企图心及资源的投入远超过我们。再加上几年前台湾此领域优秀的人才,不断地被中国大陆以高薪挖脚,造成技术严重外流。所幸我们的基础算是厚实,但是未来的确需要加大投资力道,这包括年轻人才的培养以及先进技术的研发。

台湾化合物半导体的产业都是中小企业,企业主每天忙于应付生存的压力,很难有余力去思考大的战略。因此有赖于政府机构或法人,引领并主导资源的投入及集成,才有可能超越中国大陆的追赶。台湾已经拥有世界领先的矽半导体晶圆产业,在此基础之上可以与化合物半导体,相互辉映并产生综效,为台湾创造出另一个枝开叶散的半导体产业!

曾任中央大学电机系教授及系主任,后担任工研院电子光电所副所长及所长,2013年起投身产业界,曾担任汉民科技策略长、汉磊科技总经理及汉磊投资控股公司执行长。