新型態產學研鏈結計畫團隊

次世代氮化鎵高頻高功率通訊關鍵組件產業應用計畫

計畫主持人:國立交通大學張翼講座教授

                                                                                               

 

計畫摘要

        隨著無線通訊系統演進與各項多媒體等新穎應用之快速崛起,系統端對於電晶體在功率及頻率上之要求亦益趨嚴格。礙於商用頻譜資源已趨飽和且不易取得,因此在系統設計上透過提升RF端之操作頻率來達成取得頻寬的目的。由於操作頻率與輸出功率之大幅提升,傳統元件技術已無法滿足系統規格之要求,取而代之的是兼具高崩潰電壓與高飽和電子移動速率之氮化鎵元件。相較於國內團隊對於此一新興領域之投入較為保守,本團隊在相關領域之投入甚早,長期以來已累積相當之研發能量且擁有多項具體成果,團隊最主要特色為全球少數具有自前段材料磊晶至後段元件製程完整設備與技術能力之團隊,能提供客戶於氮化鎵高頻功率元件完整解決方案。

團隊介紹

        經營與技術團隊由具有不同背景之經驗豐富專家組成,技術背景涵蓋材料、磊晶、元件構裝技術、高頻元件與微波積體電路設計。團隊成員多有相關業界年資,能結合個人經驗與公司發展規劃,將本團隊既有之具體技術產業化,進一步與國內半導體產業特有之關鍵競爭力結合,共同創造下一世代之氮化鎵產業之榮景。

        張翼執行長擁有美國明尼蘇達大學材料科學與工程博士學位,相關專長包括三五族高速高頻電子元件與製程技術、GaN功率元件技術、三五族材料磊晶技術、三五族(GaN, GaAs ,InAs)/矽晶元件整合技術、高頻覆晶構裝技術、功率元件構裝技術,張翼博士1985年即在Unisys展開III-V族元件的研究,30年來各項學界業界經驗完備,成果受到業界肯定,近年來長期與國內外業界合作,對象包含Intel、Applied Materials、Sharp、Panasonic、台積電等等,擁有良好的產業鏈結實績。未來,張翼博士將積極帶領團隊開發下一世代的氮化鎵高頻功率元件,成為市場炙手可熱的產品。

計畫目標

市場壁壘

        本團隊選擇功率與頻率作為市場區隔變數,主攻之市場以高頻率及高功率為主,以目前市場銷售之氮化鎵元件之規格可明確看到產品之分佈集中在兩大區塊,分別是低頻高功率與高頻低功率,針對未來高頻率與高功率之市場需求,尚無適切之產品,這個區塊正是本團隊積極佈局之目標。未來將鎖定後4G系統之各型基地站應用,由取代LDMOS現有市場起,逐步成為基地站功率放大元件之主要供應商。下圖完整地說明了本團隊之目標市場與現有技術之區隔。

 

預期市場規模

        5G聯盟指出各國頻譜較有機會於3.4GHz-5GHz、24GHz-30 GHz、36-40 GHz發展,其中預估5G之小型與微型基地台在歐美之需求將會最高,亞太平洋將是第三大市場,而小型基地台佈建需求在2019年將成長至75億產值,然而Small cell forum指出2020年隻小型基地台市場產值將達到88億美金。

 

        根據前述各主要市場之裝置出貨量,藉由過去4G開台經驗了解,國際商業化時程中,2010開台一直到2011才較多國家商業化,2014才有較多微型基地台開始佈建,台灣廠商因過去3G微型基地台即有市佔率,即使在2014僅出貨58萬台,但仍擁有全球市佔21%,根據IEK預估年複合成長率95%,2018年台灣廠商市佔率1131萬台,全球市佔率26%,根據21%市佔率與95%年複合成長率回推至2010年4G商業化時,國內廠商僅8萬台,而總計全球出貨量約40萬台。