台灣碳化矽半導體產業的序曲與樂章

日前莊衍松兄在《電子時報》專文中，談到了台灣碳化矽(SiC)半導體的發展歷程，文中提到在工研院以及瀚薪科技在早期所扮演的角色。瀚薪在2020年初已經轉往中國發展，受到國人高度的關注，由於個人在早期不論在工研院、瀚薪，甚至後來的漢磊，都參與並催生了其在碳化矽半導體的研發及製造，因此覺得有必要將當時的時空，以及決策考量做一個說明。

約莫在15年前，個人服務於工研院電光所時期，當時節能減碳及京都議定書，已經是國際間重要討論的議題。而人為所產生的能量大都以轉換為電能，經由電力系統傳輸到終端的用戶為主軸。不論是大型的發電廠或風能及太陽能發電，都得經過多次的直流與交流間的轉換，以及高壓與低壓間的電力轉換來完成。每次的電力轉換需仰賴半導體的功率元件，也都會有功率上的損失，若元件的轉換效率能持續的提升，既使是1%的改善，都會產生巨大的貢獻。

但是受限於以矽半導體為主的功率元件，如MOSFET、IGBT或superjunction，能夠持續改善的空間相當有限，因為在功率元件領域，很多的特性是由半導體材料的物理參數所決定的。因此使用寬能隙半導體，如碳化矽或氮化鎵(GaN)是一個長期必然的趨勢，問題只在於會發生的時間點。

然而15年前，既使在以產業技術研發為主軸的工研院，要提出碳化矽半導體的科專計畫，是很難獲得評審的青睞。主要原因在於當時的氛圍，認為國內半導體產業已經相當地成熟，政府的科專計畫應轉移到新興的領域。後來是個人到經濟部技術處向承辦的主管做簡報，才獲得一個小型的專案經費。之後電光所開始組織團隊，並派遣優秀的同仁到瑞典的國家研究機構，長期的學習並參與他們在碳化矽的研究計畫，最後並將技術轉移回國內。同時間工研院駐莫斯科辦事處，也積極地接觸到碳化矽基板的發源地，聖彼得堡工業大學實驗室，並完成將相關技術技轉給國內的廠商。

當時國內的產業界雖然都開始洞悉到寬能隙半導體的未來潛力，但是能付諸行動，並且長期投入的就屬漢民科技的黃明奇董事長了。黃董事長不僅支助了工研院的研發計畫，並且購買了一部售價不斐的碳化矽磊晶機台，供工研院無償使用。所以當碳化矽研發在電光所有一定成果後，主要的團隊成員利用工研院衍生新創公司的辦法，成立了瀚薪科技，當然漢民就成為主要的投資者。而我個人也離開了工研院加入漢民科技，並在旗下子公司漢磊科技，建立起碳化矽4吋的磊晶及晶圓製作的生產線。事實上漢磊在更早的時候，就已經先建立了6吋氮化鎵的生產線。

碳化矽半導體是直到Tesla的Model 3開先河，使用於電動馬達的逆向器，才逐漸受到產業的重視。在此之前雖然大家都認同其效能上的優越性，然而初期成本過高，缺乏可靠商品化的出海口，一直是碳化矽半導體在市場推廣上的挑戰。另外我們也觀察到，台灣半導體的產業以水平分工為基礎，這在相對有標準化介面的資通訊系統上有絕對的優勢；但是在大電力供應系統以及車用市場上，卻顯得捉襟見肘。因為在這些應用上，不論就元件設計、製作、封裝及系統，彼此間有相當的關聯度，沒有清楚的產品介面規格可言，況且大都是客製化產品。再加上車用的功率模組，可靠度驗證需要花很長及繁瑣的流程，如果元件、製程及封裝在不同的公司，都要各做一次的可靠度驗證，那真是曠日廢時。所以在碳化矽半導體的產業鏈，做適當的垂直整合是有其必要性。

瀚薪科技在初期的經營上，的確是相當的辛苦，自己設計的碳化矽元件，委託由漢磊來代工，雖然擁有技術，但市場之門卻遠在隧道的另一端。平心而論，屏除兩岸意識形態不談，在商言商，瀚薪在中國的確有較佳的發展機會。媒體的評論，若能還原到當初的時空，就會對相關的當事人比較公允。

台灣在碳化矽半導體的底氣依舊存在且持續成長，前景仍然看好，尤其鴻海集團購併了6吋晶圓廠，作為碳化矽晶圓製作之用。同時也與裕隆集團合組成立了電動車的新創公司，產業能做適當的垂直整合，是非常值得讚許的。我們也殷切的企盼，台灣碳化矽半導體產業能經由整合，進入到更有發展潛力的2.0樂章。