碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)現在是全球矚目焦點，全新的第三代半導體材料，相較於第一代半導體材料的矽(Si)、第二代半導體材料的砷化鎵(GaAs)，承受更高電壓，電流更快通過，具有低耗能等優點，兩者都被稱為未來半導體界的明日之星。
也許有些人還不知道什麼是半導體，一般的材料導電或不導電(絕緣)分成導體與非導體(絕緣體)，半導體厲害的地方在於，將它施加電壓時就會導電，不施加電壓時就會絕緣─不導電，導電與否的能力就是由材料的傳導性質決定，光是這個發現就得了一個物理諾貝爾獎。
碳化矽、氮化鎵兩者都是未來半導體的關鍵材料，節能減碳趨勢，各種未來新興產業，快速充電、車用LiDAR、資料中心、無線充電、電動車、太陽能發電、直流電網、充電樁…等應用，都需要高轉換效率的功率半導體。
寬能隙半導體
為什麼碳化矽、氮化鎵被稱為「寬能隙半導體」，因為它的能隙(bandgap)是Si的三倍多，崩潰電場是Si十倍多，能隙決定了半導體的崩潰電場，就是能承受住多大的電壓，能隙越寬，越能耐高電壓、高電流、高能源轉換效率，矽的能隙寬約是1.17eV，SiC的能隙寬為3.26eV，GaN為3.5eV。
兩者相比氮化鎵能隙更寬，電子遷移率更高，但熱導率卻更低，耐輻射性能也更優異，被認為更有機會實現低導通電阻、高開關速度的材料。
全世界競相押寶發展
日本是全球第一個研發氮化鎵的國家，去年10月日本經濟產業省傳出全力發展氮化鎵，五年內撥款90兆日圓(約25.2兆台幣)，動用國家隊力量，資助研發氮化鎵的大學與企業。
但目前碳化矽發展比氮化鎵更成熟，市場研究機構Yole Developpement估計，到2025年SiC元件市場營收將佔整體電力電子市場10%以上，同時GaN元件營收比例則會超過2%。
SiC元件知名供應商包括意法半導體(ST)、Cree/Wolfspeed、羅姆(Rohm)、英飛凌(Infineon)、安森美(OnSemi)以及三菱(Mitsubishi Electric)，GaN元件主要供應商包括PI(Power Integrations)與英飛凌，還有新創公司Navitas Semiconductor、Efficient Power Conversion(EPC)、GaN Systems與Transphorm。
領頭羊科銳Cree的決心
全球SiC龍頭Cree美商科銳過去30年原本是LED領導廠商，2018年起轉型發展第三代半導體碳化矽材料，並出售LED賺錢業務，立志成為碳化矽與氮化鎵元件領域的強權，2018年EPS -2.81元，2019年 -3.62元，2020年 -1.78元，跨入SiC後大量資本支出，甚至虧損累累，但最近一年股價卻飆漲137%，更飆上121.67美元，創歷史新高，由此可見市場現在高度期待的是未來電動車、5G、軌道交通、電網、太陽能的廣泛應用，甚至有朝一日全面取代矽基半導體，試想虧錢就飆成這樣，如果開始獲利，股價可能會漲到外太空。
目前SiC元件最成功的市場領域在電動／混合動力車市場，GaN元件應用於高階智慧型手機的快速充電應用，將成為未來五年成長主力，Tesla Model 3就採用意法半導體的SiC半導體模組。
台灣半導體射月計畫
日本、美國、歐洲甚至中國都全力發展第三代半導體材料並列入145計畫，除了電動車、節能應用，SiC跟國防、航太有都關係，Si元件工作溫度上限是攝氏一百度，SiC可以到二百度，特殊設計可以到三百度。SiC抗輻射，可應用在核電廠，NASA也應用在太空科技上，這種技術國外不可能轉給台灣，政府要求工研院投入研發，成功後把技術和人才完全移轉給漢磊與嘉晶，因為當時只有他們率先投入，這就是台灣的半導體射月計畫。
漢磊、嘉晶布局最早
經過八年多的耕耘、著墨最深，領先其他廠商，嘉晶(3016)是國內唯一有能力量產四吋、六吋碳化矽磊晶及六吋氮化鎵磊晶的公司，擁有磊晶專利技術，品質也獲國際IDM大廠認可。六吋碳化矽晶圓已在試產階段，客戶端電動車需求最大，只要通過驗證就能開始出貨，貢獻營收。
漢磊(3707)的650伏特高壓氮化鎵已通過電動車的車用標準認證，並開始逐漸導入，吸引國外與台灣多家電動車相關業者洽談合作，未來電動車對SiC、GaN有很高的需求，就連環球晶董座徐秀蘭也表示，估計未來十年內第三代半導體複合成長率不會輸給現有矽晶圓。
國際IDM大廠英飛凌、瑞薩、意法半導體車用營收占比明顯攀升，禁售柴油車的趨勢就在眼前，國際IDM廠庫存降低，委外代工將更為明顯，甚至漲價，營運動能一路旺至今年上半年，漢磊及嘉晶將優先受惠！
此外，中美晶(5483)投資35億元，入主砷化鎵晶圓代工廠宏捷科(8086)，投入氮化鎵製程開發，期能達成互補效應，發展潛力也值得關注。
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