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射頻/功率/光源應用護航 化合物半導體前景可期

文‧盧佳柔 發布日期:2017/01/20 關鍵字:GaNCSVCSEL光學元件電源管理

在車用高功率半導體、光源與射頻(RF)三大應用需求加持下,化合物半導體(Compound Semiconductor, CS)將有遠優於單晶半導體的成長速度。根據Strategy Analytice與SEMI的報告指出,化合物半導體市場規模預計將在2020年成長至440億美元,年複合成長率(CAGR)為12.9%,遠優於矽晶半導體的成長速度。

聯穎光電砷化鎵技術開發副總經理兼技術長林嘉孚表示,化合物半導體發展與單晶半導體的起步時間幾乎同時,但受限於材料複雜性等問題,化合物半導體一直以來難以與單晶半導體相以抗衡,導致化合物半導體發展落後單晶半導體將近二十年之久。

但化合物半導體發展至今,在材料已日趨成熟,未來發展無可限量。除了已經很成熟的LED之外,未來仍將是化合物半導體最主要的應用市場外,射頻通訊、高功率半導體與雷射光源也都有很大的成長空間。

林嘉孚指出,射頻元件的接收到發送基本上皆屬於高頻訊號,因此從有線到無線網路的射頻元件應用,主要都採用化合物半導體元件,包含異質接面雙極電晶體(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT)、高電子移動率電晶體(pHEMT)、BiHEMT與整合式被動元件(Integrated Passive Device, IPD)等都是射頻的重要技術。

全球IP流量成長,包含語音、視訊及數據網路的匯聚,進一步推動數據流量的爆炸性成長,對於射頻的通訊連接功能需求隨之而起,驅動整體化合物半導體市場。

除了射頻元件外,雷射光源如垂直腔表面發射雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)及與電源管理,也是化合物半導體主要應用領域。林嘉孚談到,光源應用裡面最重要的是發光體雷射技術,無論是在光通訊、資料中心,甚至手機未來也可能採用VCSEL元件,以實現3D感測或接近感測等功能。

電源管理則是未來綠色能源或太陽能產業,必要的功能之一。目前電源管理元件大多採用矽晶材料,但在高功率應用中,矽晶片的效率遠不如氮化鎵(GaN)。林嘉孚認為,未來的五到十年之內,綠能或太陽能產業將會全面改採用GaN作為替代方案,以減低能源損耗。

整體而言,林嘉孚表示,台灣半導體產業擁有植基於矽晶產業的能力,一路從磊晶成長、製造、封裝、設計到測試形成一個完整的生態環境,未來若將同樣的生態圈轉移至複合式半導體的話,將建構成一個整合度更高的完整供應鏈,為台灣IC產業發展推向另一座高峰。

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