摩尔定律限制硅半导体发展，化合物半导体材料成新解？

传统硅半导体因自身发展侷限和摩尔定律限制，需寻找下一世代半导体材料，化合物半导体材料是新一代半导体发展的重要关键吗？

化合物半导体材料的高电子迁移率、直接能隙与宽能带等特性，恰好符合未来半导体发展所需，终端产品趋势将由 5G 通讯、车用电子与光通讯领域等应用主导。

手机通讯领域带动砷化镓磊晶需求逐年提升

根据现行化合物半导体元件供应链，元件制程最初步骤由晶圆制造商选择适当特性的基板（Substrate），以硅、锗与砷化镓等材料做为半导体元件制程的基板，基板决定后再由磊晶厂依不同元件的功能需求，于基板上长成数层化合物半导体的磊晶层，待成长完成后，再透过 IDM 厂或 IC 设计、制造与封装等步骤，完成整体元件的制造流程，最终由终端产品厂商组装和配置元件线路，生产手机与汽车等智慧应用产品。

元件产品依循化合物半导体材料特性（如耐高温、抗高电压、抗辐射与可发光）加以开发，将终端市场分为 5 个领域：电源控制（Power Control）、无线通讯（Wireless）、红外线（Infrared）、太阳能（Solar）与光通讯（Photonics）。

近年手机通讯领域蓬勃发展，带动无线模块关键零组件滤波器（Filter）、开关元件（Switch）与功率放大器（Power Amplifier）等元件需求成长；而砷化镓材料因具有低噪声、低耗电、高频与高效率等特点，已广泛应用于手机通讯并占有重要地位，带动砷化镓磊晶需求逐年提升。

化合物半导体磊晶厂未来发展

针对化合物半导体未来的终端市场需求，依照不同元件特性可分为传输和无线通讯的 5G 芯片、耐高温与抗高电压的车用芯片，以及可接收和回传讯号的光通讯芯片三大领域。藉由 5G 芯片、车用芯片与光通讯芯片的元件开发，将带动未来磊晶厂营收和资本支出，确立未来投资方向。

由化合物半导体发展趋势可知，未来元件需求将以高速、高频与高功率等特性，连结 5G 通讯、车用电子与光通讯领域的应用，突破硅半导体摩尔定律限制。

（Source：拓墣产业研究院，2019.3）

硅半导体元件因受限于电子迁移率（Electron Mobility）、发光效率与环境温度等限制，难以满足元件特性需求，因此当化合物半导体出现，其高电子迁移率、直接能隙与宽能带等特性，为元件发展的未来性提供新契机。

随着科技发展，化合物半导体的元件制程技术亦趋成熟，传统硅半导体的薄膜、曝光、显影与蚀刻制程步骤，皆已成功转置到化合物半导体，有助于后续半导体产业持续发展。

三星开始量产5G芯片

三星宣布已经开始量产该公司的5G芯片，涵盖调制解调器芯片Exynos Modem 5100、无线射频收发芯片Exynos RF 5500，以及电源控制芯片Exynos SM 5800，这3款芯片皆同时支援5G NR的sub-6 GHz频段及旧有的无线存取技术，宣称可替行动装置制造商提供5G时代的最佳通讯解决方案。

当中的Exynos Modem 5100是三星最早发表的5G芯片，除了支援5G-NR R15规格中的sub-6GHz与毫米波（mmWave）频段之外，也支援2G的GSM/CDMA，3G的WCDMA、TD-SCDMA、HSPA，以及4G LTE。

根据外电报导，在南韩销售的Galaxy S10 5G即采用了Exynos Modem 5100，但海外的Galaxy S10 5G有些可能会采用高通的X50调制解调器芯片。

至于Exynos RF 5500无线射频收发器则是智能型手机透过行动网络传递资料的关键元件之一，它具备14个下载接收路径，支援4×4 MIMO与256 QAM以最大化5G网络的传输速率。

Exynos SM 5800则能根据调制解调器的射频输入讯号动态调整供应电压，最多可减少30%的电力使用。

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