傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體因自身發(fā)展侷限和摩爾定律限制，需尋找下一世代半導(dǎo)體材料，化合物半導(dǎo)體材料是新一代半導(dǎo)體發(fā)展的重要關(guān)鍵嗎？

化合物半導(dǎo)體材料的高電子遷移率、直接能隙與寬能帶等特性，恰好符合未來半導(dǎo)體發(fā)展所需，終端產(chǎn)品趨勢(shì)將由 5G 通訊、車用電子與光通訊領(lǐng)域等應(yīng)用主導(dǎo)。

手機(jī)通訊領(lǐng)域帶動(dòng)砷化鎵磊晶需求逐年提升

根據(jù)現(xiàn)行化合物半導(dǎo)體元件供應(yīng)鏈，元件制程最初步驟由晶圓制造商選擇適當(dāng)特性的基板（Substrate），以硅、鍺與砷化鎵等材料做為半導(dǎo)體元件制程的基板，基板決定后再由磊晶廠依不同元件的功能需求，于基板上長成數(shù)層化合物半導(dǎo)體的磊晶層，待成長完成后，再透過 IDM 廠或 IC 設(shè)計(jì)、制造與封裝等步驟，完成整體元件的制造流程，最終由終端產(chǎn)品廠商組裝和配置元件線路，生產(chǎn)手機(jī)與汽車等智慧應(yīng)用產(chǎn)品。

元件產(chǎn)品依循化合物半導(dǎo)體材料特性（如耐高溫、抗高電壓、抗輻射與可發(fā)光）加以開發(fā)，將終端市場(chǎng)分為 5 個(gè)領(lǐng)域：電源控制（Power Control）、無線通訊（Wireless）、紅外線（Infrared）、太陽能（Solar）與光通訊（Photonics）。

近年手機(jī)通訊領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)無線模塊關(guān)鍵零組件濾波器（Filter）、開關(guān)元件（Switch）與功率放大器（Power Amplifier）等元件需求成長；而砷化鎵材料因具有低噪聲、低耗電、高頻與高效率等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于手機(jī)通訊并占有重要地位，帶動(dòng)砷化鎵磊晶需求逐年提升。

化合物半導(dǎo)體磊晶廠未來發(fā)展

針對(duì)化合物半導(dǎo)體未來的終端市場(chǎng)需求，依照不同元件特性可分為傳輸和無線通訊的 5G 芯片、耐高溫與抗高電壓的車用芯片，以及可接收和回傳訊號(hào)的光通訊芯片三大領(lǐng)域。藉由 5G 芯片、車用芯片與光通訊芯片的元件開發(fā)，將帶動(dòng)未來磊晶廠營收和資本支出，確立未來投資方向。

由化合物半導(dǎo)體發(fā)展趨勢(shì)可知，未來元件需求將以高速、高頻與高功率等特性，連結(jié) 5G 通訊、車用電子與光通訊領(lǐng)域的應(yīng)用，突破硅半導(dǎo)體摩爾定律限制。

硅半導(dǎo)體元件因受限于電子遷移率（Electron Mobility）、發(fā)光效率與環(huán)境溫度等限制，難以滿足元件特性需求，因此當(dāng)化合物半導(dǎo)體出現(xiàn)，其高電子遷移率、直接能隙與寬能帶等特性，為元件發(fā)展的未來性提供新契機(jī)。

隨著科技發(fā)展，化合物半導(dǎo)體的元件制程技術(shù)亦趨成熟，傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體的薄膜、曝光、顯影與蝕刻制程步驟，皆已成功轉(zhuǎn)置到化合物半導(dǎo)體，有助于后續(xù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

在無線通訊領(lǐng)域，現(xiàn)行廠商逐漸由原先 4G 設(shè)備更新至 5G 基礎(chǔ)建設(shè)，5G 基地臺(tái)的布建密度將更甚 4G，且基地臺(tái)內(nèi)部使用的功率元件，將由寬能帶氮化鎵功率元件取代 DMOS（雙重?cái)U(kuò)散金氧半場(chǎng)效晶體管）元件。

由于砷化鎵射頻元件市場(chǎng)多由 IDM 廠（如 Skyworks、Qorvo與Broadcom）把持，因此只有當(dāng)需求超過 IDM 廠負(fù)荷時(shí)，才會(huì)將訂單發(fā)包給其他元件代工廠，對(duì)其他欲投入元件代工的廠商而言則更困難。由于中國手機(jī)市場(chǎng)對(duì)射頻元件的國內(nèi)需求增加，且預(yù)期 5G 手機(jī)滲透率將提升，或許中國代工廠商的射頻制程技術(shù)提升后，可趁勢(shì)打入砷化鎵代工供應(yīng)鏈，提高射頻元件市占率。

車用芯片部分，由于使用環(huán)境要求（需于高溫、高頻與高功率下操作），并配合汽車電路上的電感和電容等，使得車用元件體積較普通元件尺寸占比大，透過化合物半導(dǎo)體中，寬能帶半導(dǎo)體材料氮化鎵和碳化硅等特性，將有助實(shí)現(xiàn)縮小車用元件尺寸。

藉由氮化鎵和碳化硅取代硅半導(dǎo)體，減少車用元件切換時(shí)的耗能已逐漸成為可能。以氮化鎵和碳化硅材料作為車用功率元件時(shí)，由于寬能帶材料特性，可大幅縮減周圍電路體積，達(dá)到模塊輕量化效果，且氮化鎵和碳化硅較硅半導(dǎo)體有不錯(cuò)的散熱特性，可減少散熱系統(tǒng)模塊，進(jìn)一步朝車用輕量化目標(biāo)邁進(jìn)。

此外，車用芯片對(duì)光達(dá)（LiDAR）傳感器的應(yīng)用也很重要，為了實(shí)現(xiàn)自駕車或無人車技術(shù)，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的光達(dá)傳感器不可或缺，透過氮化鎵和砷化鎵磊晶材料滿足元件特性，成為光達(dá)傳感器所需。

光通訊芯片方面，為了解決金屬導(dǎo)線傳遞訊號(hào)的限制和瓶頸，因而開發(fā)以雷射光在光纖中為傳遞源的概念，突破原先電子透過金屬纜線下容易發(fā)生電阻和電容時(shí)間延遲（RC Delay）現(xiàn)象，且藉由雷射光快速傳遞和訊號(hào)不易衰退特性，使得硅光子技術(shù)（Silicon Photonics）逐漸受到重視。

由于光通訊芯片對(duì)光收發(fā)模塊的需要，PD（光偵測(cè)器）與 LD（雷射偵測(cè)器）等模塊需求上升，帶動(dòng)砷化鎵與磷化銦磊晶市場(chǎng)。

近年手機(jī)搭配 3D 感測(cè)應(yīng)用有明顯成長趨勢(shì)，帶動(dòng) VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）元件需求增加，砷化鎵磊晶也逐步升溫，未來 3D 感測(cè)用的光通訊芯片，應(yīng)用范圍除了手機(jī)，亦將擴(kuò)充至眼球追蹤技術(shù)、安防領(lǐng)域（Security）、虛擬實(shí)境（VR）與近接辨識(shí)等領(lǐng)域。