中美晶組「虛擬IDM集團」，瞄準未來5年碳化矽需求！矽晶圓女王徐秀蘭：我們追得很快

矽晶圓大廠環球晶圓（以下簡稱環球晶）董事長徐秀蘭素有「矽晶圓女王」、「併購女王」的封號，公司創立20年來，她一路透過併購策略壯大版圖，橫跨歐、美、亞洲9國，擁有17座工廠。

2021年，環球晶更宣布將豪擲1,350億元（約43億5,000萬歐元）併購德國矽晶圓廠世創（Siltronic，截稿時間為止，中國與德國仍審理中），完成併購後將躍升為世界第2大矽晶圓製造商。

在第3類半導體戰場上，女王同樣勇往直前。環球晶內部早在2012年就開始投資，在市場還相對冷門時，就朝「完整晶圓解決方案供應商」的目標前進，看準客戶有需求、市場有機會，早早就跨足氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）材料研發。

「好在從矽賺的錢，可以拿來給碳化矽來花，如果（環球晶）是純化合物半導體廠，就會一直虧，可能得要借錢付薪水。」建立在矽晶圓的優勢上，環球晶目前已握有近300個第3類半導體專利，成為台灣最大碳化矽基板供應商。「我們燒得很痛，燒超多的。」

碳化矽需求超出預期，帶動技術推進

環球晶在產能規畫上，6吋碳化矽基板月產能預估2022年上看5,000片，6吋矽基氮化鎵（GaN-on-Si）月產能達2,000片，難度最高的4吋碳化矽基氮化鎵（GaN-on-SiC）已小量量產。
由於從電動車、5G通訊到再生能源，都需要用到第3類半導體，徐秀蘭說，「很多應用都是8年前難以想像的，需求帶動（第3類半導體）技術往前走。」

客戶的需求強勁，帶動碳化矽基板體積大型化的趨勢，比預期的時間提早，也促使環球晶加速研發進度。徐秀蘭表示，過去認為6吋碳化矽可以維持主流規格5～6年，但「現在是客戶催著你換8吋。」

在業界4吋、6吋到8吋設備都還不成熟的情況下，原本環球晶內部研判，碳化矽8吋廠訂於2025年量產，現在這個時間會拉前到2023年，目前碳化矽8吋廠還在研發中。目前環球晶有數十位碩博士從事化合物半導體的研發，第3類半導體工廠位於竹南，現在只有1座，2022年時會有第2座廠。

G跟C兩組人馬競逐，緊跟第3類半導體趨勢

以全球第2大矽晶圓廠的規模，布局第3類半導體，是助力還是阻力？徐秀蘭直言挑戰不小，因為矽與碳化矽相比是截然不同的材料，後者的材質硬脆，切割、研磨難度較高。雖然製程可以類比，資深工程師較容易懂，但是由於設備、製程的參數條件不同，即使外購一批長晶爐設備，也不能保證製程良率一定會好。

她比喻，「就等於買了一個高級電鍋，不代表你就能當廚師（可以煮出好菜）！」在碳化矽基板的長晶過程，長晶爐需要高溫攝氏約2000度（矽則是1400度），要精準升降長晶爐的溫度，一切還得靠經驗累積。

不過，相對於零矽背景的人來說，「有矽背景還是有很大的優勢！」現在環球晶的第3類半導體人才，都是由具備15年以上經驗的矽工程師培訓而來。儘管如此，徐秀蘭仍然強調，碳化矽或氮化鎵的研發都還是太難。

環球晶內部有「G」與「C」兩個陣營，一邊是氮化鎵（GaN），另一邊是碳化矽（SiC），兩組人馬持續競賽中，隨時跟進第3類半導體技術的發展，以滿足客戶不同的需求。

對於業界認為碳化矽比氮化鎵更適合電動車應用，徐秀蘭指出，雖市場普遍認為氮化鎵適合的電壓環境不如碳化矽高，但是做氮化鎵的一方也持續在進步，未來還很難說。

垂直整合「打群架」！共享客戶反饋，快速優化製程

在Wolfspeed（原名科銳Cree）、意法半導體（ST）、英飛凌（Infineon）在內的IDM（垂直整合製造商）居主導地位的第3類半導體市場裡，環球晶所屬的母集團中美晶，正透過轉投資，串起第3類半導體產業鏈。

根據中美晶2020年年報，中美晶持股環球晶51.17％、投資宏捷科22.53％股份、持股朋程21.31％，由環球晶負責材料（基板與磊晶），朋程為IC設計、宏捷科主攻晶圓代工，建立一個「虛擬IDM」工廠。

身兼中美晶董事長的徐秀蘭強調，集團內各公司都是獨立運作，環球晶還是會專心、中立地銷售晶圓給客戶。只不過，透過中美晶投資關係，朋程或宏捷科在缺晶圓時不怕買不到原料；在市場供給過剩時，環球晶也知道這些成員會優先向環球晶買。

此外，集團各公司在簽保密協議下，資訊交流較快，可以互相學習、一起進步，不用單打獨鬥。「做第3類半導體，非常需要客戶的回饋，不怕你NG，就怕你不告訴我問題在哪裡！」徐秀蘭解釋，以往客戶在產品失敗時，常會以機密為由，不告知錯在哪裡，這使得環球晶進步緩慢。

但是當環球晶開發的碳化矽基板供應給宏捷科製造產品時，就能進一步獲得對方回饋材料使用狀況，「我們很願意送樣給客人，甚至是量身定做——只要客人願意給我們回饋。」

徐秀蘭舉例，有些客戶的氮化鎵需要翹曲（warpage；類似洋芋片有弧形，非全平面晶圓），環球晶便可以在製程上控制彎度，做出3種版本給客戶挑，如果客戶不肯回饋製程狀況，就難以做出客戶要的曲度。

反過來說，由於環球晶了解氮化鎵、碳化矽的特性，也成為IC設計廠請益的對象，可依照晶片設計需求，建議較適合的材料來開發，降低客戶失敗率。

「我常比喻，我們就是賣麵粉的人，客戶是做蛋糕的人，客戶可以拿我們的材料做記憶體、CMOS（互補式金屬氧化物半導體）等。」徐秀蘭說，外人看晶圓都是薄薄一片，但其實光8吋晶圓就有數千種規格，選錯材質，開發的產品也會受影響。

由此可知，IDM一手整合上下游，一站做完可以立刻修改下一站，在研發上也更具優勢。台灣雖沒有大型IDM廠，只要靠集團化作戰，一方面能獨立運營，另一方面也能補足資訊情報的不足。

併購女王再出手？徐秀蘭：我們心態很Open

在矽晶圓的供貨量上，環球晶已拚上世界亞軍，在碳化矽基板供貨量上，也正在放量，碳化矽業務可望在2022年成長100％，未來5年保持每年維持50～100％的成長率；氮化鎵則是每年成長50～60％。

從營收比率來看，雖然矽營收目前仍高達90％，但是碳化矽和氮化鎵的營收，未來5年有機會占到6～7％。而為了確保料源穩定，環球晶更早於2019年即與美國碳化矽晶球廠GTAT（GT Advanced Technologies）簽下採購長約。

展望5～10年後，第3類半導體有沒有可能走向跟矽半導體產業一樣的專業分工？「我覺得有可能，不過因為化合物半導體發展還在很早期，未來的生態系與商業模式發展還會改變。」徐秀蘭說。

只是，相較於國外IDM廠多是品牌導向，一手包辦IC設計、製造、封裝、測試到銷售，台灣業者不擅長賣品牌，IDM養成還在努力中。從環球晶的業績結構來看，營收中超過80％是國外客戶，台灣僅占10％出頭。

「不管國際強或台灣強（都好），當然樂意台灣強。」徐秀蘭說，未來只要產業成熟，就會有獨立高頻元件設計公司及獨立晶圓代工廠，朝矽半導體分工模式跨入，這是台灣的機會點。

布局第3類半導體10年來，徐秀蘭尚未在這個領域施展其併購長才，主要是因為從碳化矽的開發歷程來看，還得燒錢，需要更謹慎一點，不過她也說，「一直有注意看，但要有合適的團隊、技術、價錢，我們也很Open（心態開放）。」

面對第3類半導體市場裡流傳的「得基板者得天下」說法，基板龍頭Wolfspeed早有寡占優勢，環球晶該怎麼拚？對這點，徐秀蘭很有信心地表示，「Wolfspeed非常優秀，相比下環球晶還沒上小學，還在努力中，但我們進步得很快！」

環球晶圓

成立：2011年
董事長：徐秀蘭
近期財報：2021年前3季累計合併營收453.78億元，年增10％；累計前3季每股稅後純益（EPS）22.4元。
關鍵技術：2012年投入第3類半導體研究，同時具備6吋碳化矽、4吋碳化矽基氮化鎵基板、6吋矽基氮化鎵廠（GaN on Si）的量產能力
目標：未來5年碳化矽營收年成長50～100％，氮化鎵每年維持50～60％成長

責任編輯：吳佩臻、張庭銉

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