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內地谷新晶片具挑戰

東方日報
·4 分鐘文章
市傳內地出招力撐第三代半導體產業。
市傳內地出招力撐第三代半導體產業。

中美科技戰愈演愈烈之際,市傳中央將於下月發表的下一個五年規劃,出招力撐內地的第三代半導體產業。業界相信,這是要讓中國掌握更適用於生產電動車和5G晶片的關鍵材料,推動能源和數碼化改革,而由於以第三代半導體生產的晶片不太講求元件的縮小,即未必要採用最精細的先進設備,國產半導體生產設備可望較易應付。

晶片技術極其複雜,一塊晶片是在半導體基板上刻蝕出「上億個」肉眼看不見元件組成的電路,實現不限於運算的各式各樣功能,而基板目前逾九成都是最傳統的矽(Si)元素。所謂第三代半導體,是嘗試以化合物「氮化鎵」(GaN)和「碳化矽」(SiC)在一些場合取代矽。

助拓展電動車及5G通訊

現時市場的基本判斷為︰「碳化矽」將成為功率器件(Power Device)晶片主流材料,鑑於它比矽更適合於高電壓環境,其最大增長機遇是電動車及其充電器,據報比亞迪(01211)明年有車型採用「碳化矽」的部件。

至於「氮化鎵」的應用,會由目前以快速充電裝置為主,拓展至通訊射頻晶片,主要是看中其在高頻率大氣電波運作更佳。射頻晶片優劣直接影響通訊質素,其中重要一環是功率放大器,它把無線裝置內產生的信號放大後輸出成大氣電波,用電量高。

美公司掌握全球60%材料

雖然法國半導體市場研究機構Yole預測,四年後「氮化鎵」和「碳化矽」產品的市場規模僅30億及11億美元,比起內地一年的晶片進口逆差可謂微不足道,惟5G是接上互聯網的設備及數據流量大增,並講求信號極低時延,因此要在愈來愈高頻率的頻段開發更多頻譜,其中美國會主力以比4G高頻得多的26GHz和28GHz頻段建設5G網絡,本港電訊商則會以此覆蓋旺區,意味「氮化鎵」的重要性不言而喻。Yole估計,「氮化鎵」射頻組件未來在通訊和軍事用途佔比分別為43%及34%。

「氮化鎵」合成未算最難,更大挑戰在於確保結晶後的分子結構可製造晶片,故一塊2吋的「氮化鎵」晶圓據報索價近2萬元(現時矽晶圓主流是8吋或12吋)。現在業界傾向在「碳化矽」基板上鋪一層「氮化鎵」,但有能力造出8吋「碳化矽」晶圓生產技術的美企Cree,已掌握全球六成「碳化矽」晶圓。

或被制裁 難闖先進製程

華興證券(香港)董事總經理吳思浩指出,中國有必要發展第三代半導體,因為電動車和5G普及,將會大大增加對電源晶片的需求,「5G手機好食電,氮化鎵做到快速充電」,而有關晶片的升級途徑是改用其他物料,不是處理器等邏輯晶片要拚命往5納米、3納米縮,對於生產設備的要求會較為簡單。

其實,化合物晶圓代工龍頭台灣穩懋半導體擬開發的產品中,最細的製程不過是70納米。中芯國際(00981)恐被美國列入貿易黑名單,或無法再取得美國設備闖更先進製程,改道發展第三代半導體又可否殺出重圍?吳思浩認為,更迫在眉睫的是「氮化鎵」和「碳化矽」全球供應不足,「巧婦難為無米炊,你儲齊啲鑊剷都無用」,在產業和市場未成熟下,中芯不會花太多資源研發有關晶圓代工生產技術。

他強調,中國半導體技術近年的進步有目共睹,但是這條匯聚全球的供應鏈太長,要幾年之內完全國產化非常困難,其他國家也不會原地踏步。「中國整到部EUV(極紫外光)光刻機又點,檢測設備又係美國公司玩晒」,更重要的是,設計先進晶片所需的軟件也是由美國企業掌控。

搶攻第三代半導體的中國企業
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