台湾碳化矽半导体产业的序曲与乐章

日前庄衍松兄在《电子时报》专文中，谈到了台湾碳化矽(SiC)半导体的发展历程，文中提到在工研院以及瀚薪科技在早期所扮演的角色。瀚薪在2020年初已经转往国内发展，受到国人高度的关注，由于个人在早期不论在工研院、瀚薪，甚至后来的汉磊，都参与并催生了其在碳化矽半导体的研发及制造，因此觉得有必要将当时的时空，以及决策考量做一个说明。

约莫在15年前，个人服务于工研院电光所时期，当时节能减碳及京都议定书，已经是国际间重要讨论的议题。而人为所产生的能量大都以转换为电能，经由电力系统传输到终端的用户为主轴。不论是大型的发电厂或风能及太阳能发电，都得经过多次的直流与交流间的转换，以及高压与低压间的电力转换来完成。每次的电力转换需仰赖半导体的功率元件，也都会有功率上的损失，若元件的转换效率能持续的提升，既使是1%的改善，都会产生巨大的贡献。

但是受限于以矽半导体为主的功率元件，如MOSFET、IGBT或superjunction，能够持续改善的空间相当有限，因为在功率元件领域，很多的特性是由半导体材料的物理参数所决定的。因此使用宽能隙半导体，如碳化矽或氮化镓(GaN)是一个长期必然的趋势，问题只在于会发生的时间点。

然而15年前，既使在以产业技术研发为主轴的工研院，要提出碳化矽半导体的科专计划，是很难获得评审的青睐。主要原因在于当时的氛围，认为国内半导体产业已经相当地成熟，政府的科专计划应转移到新兴的领域。后来是个人到经济部技术处向承办的主管做简报，才获得一个小型的专案经费。之后电光所开始组织团队，并派遣优秀的同仁到瑞典的国家研究机构，长期的学习并参与他们在碳化矽的研究计划，最后并将技术转移回国内。同时间工研院驻莫斯科办事处，也积极地接触到碳化矽基板的发源地，圣彼得堡工业大学实验室，并完成将相关技术技转给国内的厂商。

当时国内的产业界虽然都开始洞悉到宽能隙半导体的未来潜力，但是能付诸移动，并且长期投入的就属汉民科技的黄明奇董事长了。黄董事长不仅支助了工研院的研发计划，并且购买了一部售价不斐的碳化矽磊晶机台，供工研院无偿使用。所以当碳化矽研发在电光所有一定成果后，主要的团队成员利用工研院衍生新创公司的办法，成立了瀚薪科技，当然汉民就成为主要的投资者。而我个人也离开了工研院加入汉民科技，并在旗下子公司汉磊科技，建立起碳化矽4寸的磊晶及晶圆制作的生产线。事实上汉磊在更早的时候，就已经先建立了6寸氮化镓的生产线。

碳化矽半导体是直到Tesla的Model 3开先河，使用于电动马达的逆向器，才逐渐受到产业的重视。在此之前虽然大家都认同其效能上的优越性，然而初期成本过高，缺乏可靠商品化的出海口，一直是碳化矽半导体在市场推广上的挑战。另外我们也观察到，台湾半导体的产业以水平分工为基础，这在相对有标准化界面的资通讯系统上有绝对的优势；但是在大电力供应系统以及车用市场上，却显得捉襟见肘。因为在这些应用上，不论就元件设计、制作、封装及系统，彼此间有相当的关联度，没有清楚的产品界面规格可言，况且大都是定制化产品。再加上车用的功率模块，可靠度验证需要花很长及繁琐的流程，如果元件、制程及封装在不同的公司，都要各做一次的可靠度验证，那真是旷日废时。所以在碳化矽半导体的产业链，做适当的垂直整合是有其必要性。

瀚薪科技在初期的经营上，的确是相当的辛苦，自己设计的碳化矽元件，委托由汉磊来代工，虽然拥有技术，但市场之门却远在隧道的另一端。平心而论，屏除两岸意识形态不谈，在商言商，瀚薪在国内的确有较佳的发展机会。媒体的评论，若能还原到当初的时空，就会对相关的当事人比较公允。

台湾在碳化矽半导体的底气依旧存在且持续成长，前景仍然看好，尤其富士康集团购并了6寸晶圆厂，作为碳化硅片制作之用。同时也与裕隆集团合组成立了电动车的新创公司，产业能做适当的垂直整合，是非常值得赞许的。我们也殷切的企盼，台湾碳化矽半导体产业能经由整合，进入到更有发展潜力的2.0乐章。