近年化合物半導體產業受到高度矚目，會議主持人穩懋半導體策略長暨SEMI功率暨化合物半導體委員會主席李宗鴻表示，非常榮幸與共同主辦單位鴻海研究院以及關注此議題的廠商共同參與、共同帶動產業發展。環境變遷帶來的挑戰成為未來幾十年所有人都無法迴避的議題，英飛凌科技台灣總經理黃茂原提到，能源效率成為實現氣候目標的重要手段，電力設計工程師在能源鏈的每一個環節，從發電和儲能到輸電和消費，都在努力探索新的節能潛力。隨著矽達到其物理極限，寬能隙元件成為尋找下一代高效電源轉換器開關的重點。
化合物帶動半導體材料革新
電氣化和對可再生能源的日益關注等全球趨勢正在推動電源設計工程師尋找新的方法，將更多的電源裝入更小的空間，並在降低成本的同時提高設備性能。德州儀器亞洲區副總裁暨台灣、韓國和南亞區總裁李原榮說，在傳統的矽基功率IC接近其物理極限的地方，寬能隙半導體可以發揮重要作用。
氮化鎵(GaN) IC使電源設計人員能夠透過高效率和快速切換頻率，提高在固定外形尺寸或功率密度下處理的功率量。此外，GaN在其他應用領域的潛力，如通訊與資料中心，這些領域目前主要由基於矽和IGBT，包括GaN在測試和測量應用中增加通道密度、增加儲能系統的功率密度和大幅減少設備效率和成本之間的權衡。
高平磊晶(IQE)認為，矽的物理極限逐漸浮現，需要新材料來解決物聯網、自動駕駛和淨零驅動等大趨勢的需求所帶來的技術挑戰。化合物半導體在基礎材料層面，滿足了下世代電子產品的需求，而其中的創新能量也將成為成長動能的來源。化合物半導體用於儲存、路由、傳輸和檢測數據時，能量消耗與當前材料相比較低。同時，GaN和SiC等化合物半導體材料，也已被用於實現高效、穩健的高壓應用。
自2019年以來，快速充電器的發展使功率GaN生態統逐漸成熟，並提高寬能隙材料的滲透率。隨著消費性電子產品的市場需求和技術成熟，功率GaN因其小體積和高效率在汽車車載充電器、資料中心電源和電機應用方面具有巨大潛力。
聯穎光電研發副總經理邱顯欽指出，由於5G基礎設施和低地球軌道衛星(LEO)市場對性能和可靠性的要求，高效天線陣列和功率放大器不斷成長。隨著這一趨勢，BTS技術從RRH切換到AAS，將射頻前端從傳統的單個高功率放大器發射器轉變為天線/PA陣列架構。在電信、衛星和國防應用的推動下，至2025年，RF GaN元件市場規模估計也將超過20億美元。
AIXTRON SE產品行銷管理資深產品經理Nicolas Muesgens分享電源和電源逆變器繼續推動寬能隙材料的導入，所有預測都認為GaN將進一步滲透到矽現有電源市場。為了維持當前的導入速度，必須滿足材料性能、成本和可用性方面的關鍵。AIXTRON透過專用GaN高通量外延解決方案應對這些市場，並協助提高客戶現有和新廠的晶圓產量。
資料中心/汽車/通訊應用潛力十足
隨著化合物半導體商品化越見成熟，GaN Systems亞太區總經理暨全球營運副總柯宇軒表示，GaN在資料中心和汽車應用中持續普及，也將提高電源效率。微軟雲端供應鏈採購與策略部協理司馬學文解釋，資料中心的網路是流量聚合點。具有專用硬體生態系統的網路需要繼續探索新技術以促進成長需求。資料中心網路需要基於Si的IC解決方案和基於III-V族半導體的光學解決方案之間的協作，以便頻寬可以繼續以所需的速度成長。
KLA Corporation區域產品行銷經理周發業談到，半導體是當今汽車創新的核心，與其他半導體應用相比，汽車IC的可靠性更為嚴格。與汽車打交道時，除了功能和性能外，安全性是最重要的考慮因素，因此晶片可靠性對汽車安全性和功能都至關重要。汽車應用的功率元件與其他汽車IC一樣要遵守同樣嚴格的品質標準，晶片可靠性是延長其壽命的一個重點。
在通訊應用部分，穩懋半導體行銷中心資深協理黃智文強調，化合物半導體以其高頻、大功率、更好的效率和發光等優勢，改變人們的日常生活。化合物半導體不僅提供從早期蜂巢式通訊到5G通訊的射頻解決方案，還開發了感測和通訊應用中的光學應用。隨著AR/VR、自駕車、元宇宙應用興起，化合物半導體將在相關應用演進中發揮關鍵作用。
化合物半導體技術與市場持續推進
化合物半導體技術持續發展，陽明交大電子與電機工程系講座教授陳科宏提到，耗盡型GaN(depletion-mode, dGaN)和增強型GaN(enhancement-mode, eGaN)元件製造的整合晶片已經被開發問世。由於GaN製程缺陷，單晶片整合GaN解決方案的開發已成為替代MOSFET解決方案的挑戰，電流俘獲效應、自熱問題和背柵效應會降低高功率密度解決方案中GaN晶片的整體性能。因此，使用驅動整合650V eGaN功率開關的溫度補償(T補償)控制器、快速開啟(FTO)技術、亞穩態快速(MSF)比較技術、預驅動技術和去飽和技術開發整合GaN解決方案。連續的GaN製程和設計技術可以確保GaN解決方案的成功。
牛津儀器電漿技術執行總監Klaas Wisniewski分享「利用原子級加工生產解決方案提高電力電子應用的GaN HEMT性能」，到2030年，應用於電力電子的GaN HEMT將成為一個價值數十億美元的產業，並且在一些非常高成長的市場，如自動駕駛汽車和資料中心，有多種元件幾何和生產技術可以實現更高效、更高工作溫度、更小、更輕和更低成本的功率半導體。
牛津儀器技術專注於pGaN HEMT和GaN MISHEMT。透過改善原子層處理技術，以創建下一代GaN功率元件；原子層沉積低損傷、高品質介電質和鈍化層的前瞻技術；用於pGaN HEMT和GaN MISHEMT的精確、受控原子層蝕刻的技術解決方案。
基於GaN的技術在功率元件和IC、RF元件、LED和MicroLED中極為普遍。Beneq半導體ALD銷售主管Mikko Söderlund帶來支援GaN技術的高通量順序電漿和熱ALD處理技術，GaN材料的直接能隙特性首先使高亮度藍色LED成為可能，並使可見全彩LED顯示器、白色LED和藍色雷射設備等應用陸續問世。對MicroLED技術的發展和GaN-on-Si的出現正在支持向最高亮度顯示器的真正技術轉變。GaN的極高擊穿電壓、高電子遷移率和飽和速度也使其成為大功率和微波應用的理想選擇。此外，增強型GaN晶體管正在實現從功率MOSFET到GaN HEMT的另一種技術轉變，以實現更高的開關速度或功率轉換效率。
Yole Intelligence電源與無線部門總監Claire Troadec針對「化合物半導體－台灣能幫忙嗎？」分享，化合物半導體包括碳化矽(SiC)、GaN、砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)，在過去幾十年中取得了顯著成就。在動態電力電子產業，寬能隙材料碳化矽和氮化鎵已分別進入汽車和消費等大眾市場。接下來，工業、能源和通訊市場有望提供額外的成長動力。
CSA Catapult策略發展總監Andy G Sellars，分享其專注於淨零和未來電信網路的發展。有鑑於全球大趨勢和最近的半導體缺貨，近來業界更加認同半導體的戰略重要性。該研究深入了不同類型半導體按材料分類：矽、化合物和新興半導體。研究突顯了英國在功率電子和光電子方面的優勢，以及它們在淨零和未來電信網路中的應用。
最後，鴻海研究院半導體研究所所長郭浩中代表該公司提出本論壇總結，化合物半導體對於未來科技產業的新興應用不僅不可或缺，重要性還日益提升，鴻海除了本身布局未來的業務發展之外，也支持台灣與科技產業在相關技術上的推動，未來也將持續支持相關活動，並期許與產業鏈一同成長。