內地谷新晶片具挑戰

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。