SEMI化合物半导体技术论坛 打造次时代通讯愿景

SEMI台湾区会务拓展及会员服务经理吕玉文、SEMI台湾区总监苏贞萍、中科院材电所副所长翁炳国、中科院电子所副所长曹亚岚、SEMI台湾功率暨化合物半导体委员会委员暨络达科技技术长林珩之、SEMI台湾功率暨化合物半导体委员会主席暨台达电子技术长张育铭、SEMI台湾功率暨化合物半导体委员会主席暨稳懋半导体策略长李宗鸿、稳懋半导体研发处处长王文凯、联钧光电竹科分公司总经理林昆泉、日月光集团技术处长林弘毅及SEMI台湾区总裁曹世纶(由左至右)。

市场驱动下，5G标准的制定已积极展开，预计商业化应用将于2020年导入市场。新时代通讯应用发展下，移动设备需要满足更高的温度、功率、电压、效能与抗辐射需求，就目前技术来看，具备宽能带、高饱和速度、高导热性和高击穿电场强度等特色的化合物半导体碳化矽(SiC)、氮化镓(GaN)无疑是最佳解答。

为协助产业发展，SEMI(国际半导体产业协会)偕国家中山科学研究院(中科院)与台湾经济研究院(台经院)共同举办「Enabling Next Generation of Communications -化合物半导体国际论坛」。同时透过SEMI功率暨化合物半导体委员会的协助，由产业实际发展趋势及需求切入规划，邀请日月光、络达科技、联钧光电及稳懋半导体，深入剖析化合物半导体材料与技术趋势。

化合物半导体技术持续精进

针对即将到来的5G，络达科技技术长林珩之博士以「Highly Efficient 5G PA Design」切入表示，与过去的通讯标准相较，5G在大幅强化传输速度、容量的同时，功耗不至于同步提升，为达成此一目标，通讯设备的内部设计也必须进化，在传统的蜂巢式通讯网络中，功率放大器(PA)往往是设备中功耗最大的元件，因此要由PA着手克服该挑战。

林珩之博士进一步指出，除从电路优化设计着手，亦必须同时将网络系统、数据芯片、PA架构、PA设备等考虑进去。至于在5G功率放大器的制程选择，CMOS与GaAs/GaN谁会胜出？林珩之博士以表列方式指出，在Breakdown voltage、Power handling、Through wafer via、Substrate loss等部分，GaAs/GaN具有优势，至于在自行检测能力、复杂偏压电路设计、信号处理能力、整合性、配置弹性、低供电电压能力方面，则是CMOS胜出，因此他认为在5G乃至于6G与毫米波的基站设计，由于效能是主要考量，GaAa/GaN仍会继续存在，而以成本考量为主的物联网设备，具低耗电与低价设备特色的CMOS，将比GaAa/GaN更有机会，手持式装置部分，小于6GHz的设备，仍会采用GaAs/GaN或是CMOS+GaAs的复合式架构，至于毫米波市场，CMOS有可能全拿。

对于GaN的磊晶晶圆制程发展，联钧光电竹科分公司总经理林昆泉博士，则以「GaN on Si Epitaxy Technology Innovation」为题分享，高耐热性、高击穿电压、高电子饱和度与高电流密度的电子产品设计需求中，GaN制成的半导体元件可在高频运作下，提供高功率输出。

因此在新一代的应用如车用电子、电力管理系统、工业照明、携带式电子装置、通讯设备与消费性电子产品中，会有相当高的发展潜力。

林昆泉博士表示，以往GaN磊芯片均使用在LED元件上，每一片6寸芯片上都含有数万至数十万颗的LED颗粒，数千颗的Particle所造成的良率损失较为轻微。

但在矽芯片上从事氮化镓GaN功率元件磊晶晶圆时，大芯片尺寸的功率元件来说，每一片6寸晶圆上都只有一千至数千颗的芯片，Particle多寡关系着每片磊晶晶圆上功率元件的良率，追求超低Particle的GaN on Si磊晶技术就相形重要，在这部分就会需要用创新的技术来制造磊晶晶圆。

从模块到封测新时代通讯架构现身

稳懋半导体技术研发处长王文凯博士则以「Advanced GaAs Solution for mmw FEM」分享GaAs在毫米波的前端模块解决方案。王文凯博士表示，GaAs pHEMT制程已被业界长期应用于无线通讯，例如点对点的射频传输与VSAT，目前稳懋半导体的pHEMT和PIN二极管主要技术平台，在效能与电路方面已有解决方案，他指出近年来GaAs技术的快速演进，让晶圆封装与多功能元件开始整合在GaAs晶圆制造里，此外，pHEMT和PIN二极管整合为PINHEMT的技术，在毫米波通讯系统前端模块也会有巨大潜力。

王文凯博士指出，目前已可用0.1um pHEMT执行E波段和D波段放大器，同时Ka-Band Doherty放大器和低噪放大器已透过0.15um pHEMT实现，而Ka波段的switch则可由GaAs PIN二极管制程示范，这说明了GaAs pHEMT/PIN是毫米波领域相当适用的验证解决方案。

面对摩尔定律逐渐趋缓的挑战下，日月光集团技术处长林弘毅博士以「Next Wave RF & Photonics Packaging Solution」分享精辟见解，现今市场上移动设备通讯需求与云端运算概念所带来的数据传输量越来越庞大，但目前半导体产业中任何一种芯片技术的提升速度逐渐趋缓，因此异系统整合就成为带宽问题的解决之道。

林弘毅博士进一步表示，现在移动设备的射频模块与数据中心的矽光子模块，是目前云端运算平台的关键元件，这两类元件都需要有多元材料包括化合物半导体、矽和被动元件或特殊晶体等异材质的高速连通芯片，其中阻抗匹配和低插入损耗将是关键性能指标。同时林弘毅博士亦展示射频模块和矽光子模块的新封装平台，提供台湾产业最佳解决方案。

除透过业界讲师分享了解最新市场趋势与技术外，藉由会中的直效交流协助与会者拓展人脉。同时为促进台湾化合物半导体产业发展，SEMI台湾区总裁曹世纶表示，SEMI将持续举行产业交流活动，同时今年首次于SEMICON Taiwan规划化合物半导体专区，举行国际论坛及产业联谊交流活动，分享产业前瞻趋势与技术，促进交流与合作与商机。