受惠於5G通訊、電動車、綠能、資料中心、生物醫學，以及工業和消費物聯網應用等快速增加，帶動射頻（RF）元件、光電等相關技術等需求持續飆升，也驅動全球在功率電子與化合物半導體的投資。根據SEMI功率暨化合物半導體晶圓廠展望報告（SEMI Power and Compound Fab Outlook to 2026）指出，過去幾年全球功率暨化合物半導體晶圓廠設備支出費用持續攀升，2023年底後至少會增加44條產線。
因應此趨勢，SEMI國際半導體產業協會攜手鴻海研究院半導體研究所在SEMICOM TAIWAN 2023國際半導體展展覽期間，舉辦「功率暨光電半導體論壇 | NExT Forum」。SEMI功率暨化合物半導體委員會主席暨穩懋半導體策略長李宗鴻指出，在綠色能源、電動車產業的快速發展下，不光創造的前所未有的龐大商機，也擴大在功率電子與化合物半導體領域投資，期盼藉此能夠支撐產業成長所需。台灣在半導體產業扮演舉足輕重的地位，自然也需要在此浪潮下貢獻一己之力。
電動車、智慧車來襲 汽車半導體產值飆升
隨著半導體製程持續進化，相關應用範圍也持續擴大中，其中又以電動車成長速度最快。根據Statista公布研究報告指出，2022年汽車半導體產值達到630億美元，預估2023年將會成長到930億美元，成長幅度高達47.6%，遠高於其他應用領域。
電動車、智慧車中使用的半導體元件非常多，有Analog IC、Digital IC、Memory IC、Optical Semiconductor 、Sensors and Actuators等，應用範圍涵蓋輔助駕駛系統、動力系統、能源、車體安全等領域。MIH 執行長鄭顯聰表示，因應市場需求，MIH聯盟針對高壓800V的電動車電池系統，正在開發100kW-350kW SiC動力系統平台，預估充電時間可減少40%、電池轉換密度提高40%、冷卻系統成本可降低40%。例如我們目前正在開發中的Project X電動車B2B平台方案，就會採用MIH EDU方案，讓整體製造成本得以最佳化。
鴻海研究院半導體所郭浩中所長也說明到，鴻海研究院為解決集團未來三到七年的技術挑戰，未來將以寬能隙化合物半導體與異質整合為主要的發展主軸。而SiC MOSFET整合進電動車也已經是現在進行式。相較於使用Si IGBT，使用SiC MOSFET不但可以降低能耗，更可以縮小體積，降低系統成本，現今已有許多業者投入到SiC MOSFET的研發中。而鴻海科技集團以自身所擁有的foundry為研發基地，除提供給研發者一個展現技術的舞台，更以高良率及可靠度的技術平台為業者進行量產。如半導體所所研發的1700V SiC MOSFET，已超過九成的良率開發出能將Ronsp降至低於4mΩ-cm2，BFOM高達1.1GW/cm2，更可以在110V/110A下進行高頻切換，進一步提升電動車逆變器的整體性能。
穩懋半導體行銷中心資深協理黃智文說，憑藉著高頻、高功率和更高效率多項優勢，化合物半導體早已成為推動創新應用、改善人類生活等，不可或缺重要技術。如在行動通訊發展過程中，化合物半導體是產業發展射頻解決方案的核心，且整體成效已經過市場驗證。隨著衛星通訊、Wi-Fi 7和6G通訊時代來臨，技術持續進化的化合物半導體，可望將在未來繼續扮演關鍵角色。
Lumentum Senior Director Matt Everett表示，因應電動車、智慧車等蓬勃發展，也帶動光電半導體技術的蓬勃發展，3D 深度感測光學元件扮演角色日益吃重。3D 深度感測光學元件透過多種波長、輸出功率之間的搭配，能滿足ADAS 、自動駕駛等LiDAR 系統，乃至於車主監控系統（DMS）等應用需求。
「SiC是永續發展的重要關鍵，可使得所有類型能源處裡受益，在達成減少碳排放之外，還能創造更高的效率、整體擁有成本等優點。」意法半導體Executive Vice President Edoardo Merli說：「我們投入SiC投入超過25年以上，可提供非常完整的SiC MOSFET產品組合，能為全球永續發展貢獻一己之力。」
AIXTRON SE Senior Product Manager Nicolas Muesgens說，在減碳、降低能源消耗等議題下，帶動全球市場對高效率電源轉換解決方案的強烈需求，也催生GaN功率元件問世。GaN功率元件應用範圍非常廣泛，涵蓋快速充電器、資料中心、太陽能微型逆變器、電動車等，預估2028年成長率將接近10倍。
損耗低、功率密度高 GaN可望改變電動車生態
近幾年，GaN功率半導體技術備受全球電動車產業關注，因為相較於現行的Si 、SiC等材料，GaN是目前損耗最低、速度最高的功率半導體材料。對電動車產業來說，GaN可提供更高傳輸效率、更快的開關速度、更高的功率密度、更低的系統成本，以及節省能源等目的，可將電力充電時間有效縮短，提升使用者的體驗感受。
Transphorm CEO Primit Parikh說，2023年GaN TAM產值約達30億美元，在電動車等產業強烈需求下，預計2028年成長到80億美元。Transphorm 在GaN IP產品組合擁有1000多項專利，可提供具有整合Si-GaN 架構的GaN FET解決方案，已修正傳統技術的一些缺點，具備易於連接、最高性能、可靠性，整體運行時間超過1750 億小時。
「GaN功率半導體能實現高效率、高功率密度的動力總成解決方案，能提升電動車電池的續航力及充電效率。」GaN Systems General Manager (Asia) & VP Global Operation Stephen Coates解釋：「GaN Systems 耕耘此領域多年，我們正與全球各大品牌車廠供應商等密切合作，期盼為未來電動交通運輸提供最好的方案。」
國立陽明交通大學教授Yohei Otoki指出，過去幾年GaN在光學元件領域有非常豐碩的成果，目前更已被廣泛應用於射頻高功率裝置中，如在數GHz範圍內的基地台和雷達等應用情境，甚至評估使用於毫米波和 W 波段等更高頻率領域。能有如此豐碩的成果，在於N 極表面、獨特氮化鎵（AlGaN）、InAlGaN 等技術問世，將為全球推廣永續發展目標帶來極大貢獻。
Navitas Semiconductor Senior Director Business Development白瀚明說，GaN功率半導體最大優點，在於讓高開關頻率下運行的轉換器，擁有超低開關損耗的特色，有助於縮短電動車的車載充電器、電源轉換器等尺寸和重量。只是若要正式邁入商業化應用，得先克服閘極驅動整合、堅固封裝和整合保護等挑戰 ，這需要仰賴跨產業合作才能達成。
Oxford Instruments VP Sales & Business Development Ian Wright 說，碳化矽 (4H-SiC) 因其獨特的材料特性，而成為高壓電力(>1.2kV) 應用的最佳寬頻隙半導材料，只是因材料獨特性帶來新的加工技術挑戰。我們在現有的PlasmaPro 100 蝕刻平台上，推出非接觸式、可擴展的表面拋光解決方案，協助企業能加快整體生產流程。
Beneq Oy Executive, Product Strategy and Business Development Patrick Rabinzohn說， 長期以來，MOSFET一直是電壓控制、常閉元件的首選方案，只是受限於熱氧化導致帶來的缺陷，導致SiO2/SiC材料面臨低能源轉換效率的挑戰。所幸近幾年SiO2/SiC材料和技術的快速進步，已經在各種電力系統中展示相當不錯的節能效果，也讓得碳化矽功率元件和模組等可望進入量產階段。
Imec Principal Member of the Technical Staff Bertrand Parvais指出，在5G 、6G 無線通訊系統部署過程中，相關元件能否在毫米波頻率下實現高功率與效率，將決定整個系統的穩定性與可靠度。儘管化合物半導體可望降低高功率放大器的功耗，但在 CMOS平台上的製造成本仍然相當高，若能在Si 平台上使用GaN和InP HBT等解決方案，可望滿足無線通訊環境所需。
最後，Yole Intelligence Senior Technology & Market Analyst邱柏順說，在汽車與電動車銷售量快速成長的帶動下，預估功率SiC市場將從 2022 年 20 億美元，快速成長到2028 年的90 億美元。面對市場對SiC元件的強勁需求，2023年SiC整合元件製造商 (IDM)、代工廠等仍然持續不斷擴充產能，在地緣政治、供應鏈重組等浪潮下，台灣產業可望在全球市場中扮演重要關鍵角色。
SEMI作為第三方平台積極延攬產學研等單位推動台灣化合物半導體的發展，透過委員會、舉辦展覽、論壇等活動，鏈結國內外半導體產業生態圈，共同解決產業問題，提出更完整的解決方案，盼能以一己之力為產業共盡一份心力。