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穩懋半導體 砷化鎵晶圓產量世界第一

堅持到底的競爭力 深耕工業基礎技術 - 系列文章3
2019-11-13
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穩懋半導體 砷化鎵晶圓產量世界第一
(圖說: 穩懋半導體陳進財董事長(左) 及 王郁琦副董事長(右) 合影)
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1999年,從美國歸國的一群砷化鎵領域菁英,因為看好通訊產業發展,成立亞洲第一間六吋砷化鎵晶圓代工廠,熬過長達數年的研發時間,終於掌握自有技術,自 2010 年起,躍身成為全球最大的砷化鎵晶圓代工廠。 

說起半導體晶片,多數人的第一聯想就是矽晶圓,而全球最大的矽晶圓代工廠就是台積電。但很多人不知道,其實半導體還有非常多類型,其中砷化鎵(GaAs),因為是製造高功率IC(integrated circuit,縮寫作 IC,即為積體電路)的原料,而成為近年來當紅的化合物半導體,無論是人臉辨識、無人車、5G基地台等技術都需要它,可說是下個世代智慧科技最關鍵的半導體晶圓!

更重要的是,目前全球砷化鎵晶圓產能最高的公司不在他處,而是落腳於桃園龜山的穩懋半導體,年產量高達 40 億顆,全球市占率高達71%,可見穩懋龍頭地位之穩固。

傳輸速度快,因應未來通訊需求

從電子學的術語來說,砷化鎵屬於三五族,而在俗稱「三五族半導體」中,砷化鎵的發展最為成熟,傳輸速度是矽晶圓的五至六倍,在無線通訊及光纖通訊上都有出色的表現。

我們現在之所以能夠透過wi-fi或行動數據網路無線上網,就是因為手機上的無線通訊模組,而其中關鍵元件,則是以砷化鎵材料所製作的功率放大器(PA),甚至連發射到太空中的人造衛星上,也都裝配著穩懋半導體生產的砷化鎵晶片。

砷化鎵的應用領域不只在通訊上。因為砷化鎵具有可發光、可吸收光的物理特性,是「面射型雷射(VCSEL)」的主要原料,目前包括 iPhone 的人臉辨識系統 ,或是未來 AR/VR 以及自駕車,都是砷化鎵的未來舞台。

目標要成為化合物半導體業的台積電

事實上,想做砷化鎵晶圓並不容易,穩懋副董事長王郁琦分享:砷化鎵技術早年只掌握在軍方手上,到了 20 世紀末,仍僅有少數大廠有能力生產。

同時,砷化鎵的製程特性與控制流程較為特殊,若與矽晶圓相比,矽晶圓八吋廠的技術進程,約等於砷化鎵的四吋廠;而砷化鎵的六吋廠,就等於矽晶圓的十二吋廠的先進製程技術程度。

 而穩懋半導體一創業,就決定跳過當時較多人做的四吋砷化鎵晶圓,直接主攻六吋廠,他們認為,首先四吋晶圓已經有許多競爭者,後進者未必具有優勢;再來,六吋廠將是未來趨勢,沒必要先投入四吋廠、未來要改成六吋廠還得從頭開始。

不過,王郁琦回憶,這個決定在當時相當大膽,因為幾乎沒有公司擁有量產六吋晶圓的技術:「砷化鎵晶圓在生產過程中非常容易破碎,更何況是做到六吋的尺寸,愈大就愈容易碎。通常每100片就會有10到20片在過程中就已經破損,破片率非常高。」穩懋半導體 砷化鎵晶圓產量世界第一 (圖說: 砷化鎵晶圓生產破片率非常高,而穩懋的防碰撞設計讓破片率大幅下降,良率高居世界第一)

但穩懋抱持著「十年磨一劍」的心態咬牙苦撐,在包括副董事長王郁琦在內的研究團隊多年研發下,終於陸續突破 pHEMT(應變式高電子遷移率電晶體)及HBT(異質介面雙極電晶體)技術,並自行研發出特殊研磨技術。甚至與上銀合作研發半導體晶圓浸泡吹乾自動化機器人,並在製程中加裝柔軟的防碰撞設計,不僅大幅提升效率,更讓破片率從過去的20% 降至0.5%以下,良率高居世界第一,突破了過去業界認為六吋晶圓太薄容易碎裂的問題。

同時,穩懋也不拘泥於生產單一砷化鎵晶圓,而是提供多樣化的製程技術,凡是三五族化合物的技術,穩懋可以說已擁有了99%,是全世界技術最完整的業者。包括目前最受矚目的氮化鎵(GaN)技術,在未來5G通訊的應用中有相當重要的角色,無論是無人車、基地台、雷達和航太用途,都需要更新一代的化合物晶片輔助。

這些高端技術與高品質產品,讓穩懋半導體在2006年順利拿下全球頂尖半導體公司安華高科技公司(Avago Technologies Ltd.)的代工訂單,從2007年開始轉虧為盈,之後,在2011年開始替iPhone 4S生產晶圓,不僅在金融海嘯襲擊下逆勢成長,更在 2012 年突破百億營業額,2018年更是來到 172 億的高點。

一度瀕臨倒閉  每月只能生產500片

說起來,穩懋半導體的創業初期稱不上順遂,經歷了2000年代初期的網路泡沫化、SARS等重大經濟衰退期,更受到同樣生產砷化鎵的博達科技掏空案影響,讓砷化鎵產業一度不被市場信任。

種種大環境的考驗下,雖然穩懋持續投入技術研發,但卻因為沒有相應的訂單,到了2003 年時,穩懋已經燒掉近 30 億資金,當時的董事長謝式川因此積憂成疾,身為他的好友,陳進財決心代為接下董事長一職,並開始為穩懋尋找資金。

陳進財第一個找上的,是英業達創辦人葉國一,「我告訴他,今天你救的不只是一間公司,而是未來台灣在全球通訊產業中扮演的角色,」陳進財回憶起往事仍歷歷在目,「我抱著一疊慘不忍睹的財報要給他看,沒想到他看也不看,直接問我需要多少錢。」

當時陳進財誠實表示,大概需要100億資金,而且至少5年以上才能回本,沒想到葉國一二話不說,當月就將10億現金匯入穩懋半導體的戶頭,挽救了當時正面臨倒閉危機的公司。

而有了資金的挹注,陳進財也開始著手進行公司體質改善,包括增加測試服務擴大收益、投資製程技術、管控成本、申請經濟部計畫補助、獲得委員提供諮詢默默累積能量等待起飛時機。果然,2006 年後3G 市場興起,終於在四年後帶領穩懋半導體轉虧為盈。

從一個3年燒光30億資金、瀕臨倒閉的公司,搖身一變,成為全球最大的砷化鎵晶圓代工廠,穩懋半導體的成長快得驚人。2018年時,穩懋半導體的砷化鎵晶圓代工市場,全球市占率達70%以上,一年可生產的晶片高達 40 億顆,若將這些晶片全部堆疊起來,高度可達800座台北101那麼高!穩懋半導體 砷化鎵晶圓產量世界第一(圖說: 砷化鎵晶圓代工市場,全球市占率達70%以上,穩懋一年生產的晶片堆疊起來,高度可達800座台北101的高度)

而這一切的轉機,董事長陳進財的加入可說是扮演了重要角色。他不僅帶領公司加強技術研發,每年投入研發的費用高達公司營業費用七成以上,更專注於代工廠的產能擴充,甚至,即使在金融風暴期間,公司研發也從未停止,讓公司得以持續累積能量,在競爭者低潮時一躍而起。

同時,穩懋半導體在客戶經營方面下了許多心力,幾乎全球所有無線通訊元件大廠都是他們的客戶,近年來更與蘋果供應大廠Lumentum合作,生產 iPhone X 人臉辨識的關鍵元件。

 這種種努力,讓穩懋持續朝著「化合物半導體技術解決方案的提供者」的目標前進,從設計支援、瞐圓代工、測試到高頻封測服務,多元化的發展方向,使其在未來智慧科技持續發展下,交出一張張出色的成績單。

打造企業文化,成為帶不走的軟實力

做為台灣最大的化合物半導體代工廠,穩懋多年來不僅培養出眾多產業人才,也在公司內部建立起一套強調「當責」與「創新」的企業文化。

 譬如,穩懋半導體每年舉辦「創新服務大賽」,鼓勵員工利用創意改善工作流程。曾有位檢測部門的工程師,為了減少半夜檢測的時間,開發出一套自動化檢測系統,不僅讓團隊成員可以提早回宿舍休息,還提高了檢測準確度,這套系統後來更申請專利,增加公司的創新動能。

穩懋半導體 砷化鎵晶圓產量世界第一(圖說: 陳進財董事長認為,企業文化也是一種能力,重要性不亞於技術,是帶不走也偷不走的重要資產)

穩懋半導體也發明出多套特殊的獎勵辦法,只要員工體現當責態度並經主管提報後,便可獲得公司致贈的票券,鼓勵員工與家人一起出遊或看電影;此外,穩懋與便利商店合作,製作印有當責三大行為的儲值卡,贈送給得獎員工,當他使用儲值卡在超商消費時,便會再次聯想到當責精神榮譽感自然深植在個人生活中。

這些做法無形中打造出穩懋半導體獨特的企業文化,陳進財認為,企業文化也是一種能力,重要性不亞於技術,尤其在商業間諜層出不窮的時代,反而是帶不走也偷不走的重要資產。

 綜觀穩懋半導體的硬實力與軟實力,不僅具備多元且高端的晶圓製程技術,同時擁有當責、創新的優良團隊。尤其在董事長陳進財的遠見下,持續投入人才培養與技術研發,早已累積豐厚的經驗與客戶信任。未來在3D感測、AR/VR、5G或無人車等智慧科技的發展上,都將有大幅提升的市場潛力,持續站穩世界龍頭的重要產業地位,並加深臺灣在全球科技發展中不可或缺的重鎮地位。

砷化鎵晶圓技術簡介
定義:砷化鎵(GaAs)是製造高功率IC晶片的原料,屬於三五族,因此又有「三五族半導體」之稱
特色:傳輸速度是矽晶圓的五至六倍,在無線通訊及光纖通訊上都有出色的表現 影響:是無線通訊的關鍵元件,因為可發光、可吸收光的物理特性,也是「面射型雷射(VCSEL)」的主要原料,是影響未來產業發展的關鍵技術,譬如:通訊、航太、汽車、人臉辨識、5G等產業
市場成就:2006年順利拿下全球頂尖半導體公司安華高科技公司(Avago Technologies Ltd.)的代工訂單。2018年,六吋砷化鎵晶圓市占率超過70%
研發困境:六吋砷化鎵晶圓的生產良率不高,生產過程中容易破碎,但穩懋自主研發特殊研磨技術,降低破片率至0.5%以下,良率高居世界第一

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