美中爭霸從貿易戰打到科技戰,美國去年9月禁止高階晶片出口中國,日本今年5月跟進,公布半導體設備出口限制,使得中國8月出手反制,限制鎵、鍺出口,一舉將戰線從技術設備人才,拉到「化合物半導體」,同時加速台日半導體產業抱團。CTWANT記者調查,10月26日登場的台北國際光電週,以化合物半導體為重頭戲,參展規模150家創新高、6個國家地區,光是台日兩國就有超過70家科技廠大陣仗參與。
在半導體產業發展初期,日本一度超越美國,使得美國1986年祭出「美日半導體協議」,加上台灣及南韓半導體產業崛起後,使得日廠全球市佔率節節敗退,近年疫情引爆晶片荒及美中科技爭霸,全球供應鏈在地緣政治危機下重組,給了日本趁勢重返半導體大國的機會,不但去年8月由八家大廠組建國家晶片隊「Rapidus」,今年6月也重修「晶片戰略」,訂下2030年產值達3.3兆元的目標。
日本的半導體產業以設備及關鍵原料為主,掌握半導體產業鏈中的最上游,握有全球半導體關鍵生產原料主導權,而這次日本加入美國陣營,禁止半導體設備出口中國,反遭中國限制鎵鍺出口,這對日本「化合物半導體」影響,引來業內高度關注。
工研院產業科技國際策略發展所研究總監楊瑞臨指出,「現在用於電腦、手機運算的是矽半導體、屬於第一類半導體;化合物半導體是第二、三類半導體,用於加速傳導,應用有所差異」。化合物半導體中的砷化鎵(GaAS)為第二類,用於手機、基地台功率放大器,碳化矽( SiC)、氮化鎵(GaN)等為第三類,碳化矽多用在電動車、工控的動力系統,氮化鎵則用在功率大、電壓高的潔淨能源電源供應器。
日本第一大碳化矽(SiC)功率半導體製造商三菱電機,日前宣布加大兩座SiC晶圓廠投資,其位於熊本縣合志市的工廠有6吋晶圓產能,正在擴張中,這座晶圓廠距離台積電約10分鐘車程。去年市場盛傳,台積電在第三類半導體領域鴨子划水,對此台積電董事長劉德音曾回應,「第三類半導體產值偏小,無法與矽基(SILICON BASE)半導體相比。」
三菱電機總工程師多留谷政良,在8月23日台北自動化展中接受本刊訪問時表示,「儘管矽、碳化矽半導體在製程與應用上有所差異,但基本道理相似,因此人才是同一批」,台積電迅速發展後對半導體人才需求更緊迫,帶動當地大學院校積極培育半導體工程師,多留谷政良評估,「這部分人力缺口要能補上,至少要5年時間」,此期間台日半導體人才勢必緊密交流。
事實上,今年7月間,三三會組成北海道經貿參訪團赴日,與日方討論最為熱烈就是半導體產業議題。三三會理事長林伯豐表示,「日本曾經是半導體製造的強國」,1986年日本生產的半導體產品全球市佔率曾高達45%,上個月的日本行,特別提出應在晶圓材料、廠務設備、人才,以及共同研發電動車、物聯網、人工智慧、元宇宙應用,尋求新南向市場的合作。
此外,工研院與日本德山、國內筑波科技共同合作的化合物半導體實驗室也在8月初正式成立,號召化合物半導體自主材料生產技術平台,從事粉體製程及晶體驗證,從原料、磊晶到封裝測試。
而10月26日登場的台北國際光電週,將以「次世代化合物半導體國際研討會」及「化合物半導體產業領袖高峰會」為主角,台日廠首度在化合物半導體領域大規模參與。主辦單位台灣光電科技工業協進會(PIDA)執行長羅懷家指出,台灣、日本在化合物半導體領域的合作將加深、加速。
台北國際光電週展覽繞著化合物半導體製程而設「化合物半導體」、「精密光學」、「光電檢測」、及「矽光子與雷射」4大主題。羅懷家指出,化合物半導體製程的材料、壓力、溫度要求與矽不同,並預告可能發表國際大廠競逐的8吋碳化矽(SiC)標準,應用在高頻高速的電動車、高鐵動力系統。同時日商Disco將演示以雷射切割晶圓技術、有別於以往用鑽石線切割,京瓷(Kyocera)展出化合物半導體封裝,日本NTT先進科技公司展出化合物半導體設備商。
化合物半導體展區國內參展廠商包括環球晶(6488)、穩懋(3105)、中鋼碳素(1723)、光電檢測閎康(3587),光學佳凌(4976)、明基BenQ等;台灣超微高學的AI光學設備能把晶圓放大數百萬倍檢測表面裂痕,甚至可以做到「透視」內部瑕疵,「原理跟哈利波特『隱形斗篷』一樣,是利用折射」。
一位科技業內人士觀察,日本對此番化合物半導體發展相當積極,因當局亟欲振興國內經濟,希望能夠抓住電動車動力系統、智慧製造、AI應用商機;在1980日本半導體黃金年代的從業人士們面臨退休,在鼓勵終生工作的氛圍下,有餘裕與眼界再投入產業以及促進台日雙方合作。