半導體投資入門5》化合物半導體戰爭開打 衛星、雷達、航太電子無可替代角色

2025-07-20 08:00
化合物半導體在國防雷達等高階應用中,扮演無可替代的角色。圖為國軍相列雷達。(資料照,劉偉宏攝)
化合物半導體在國防雷達等高階應用中,扮演無可替代的角色。圖為國軍相列雷達。(資料照,劉偉宏攝)

當全球將目光集中在AI與電動車驅動的SiC與GaN等「第三代半導體」時,另一場材料革命早已在軍工、太空、5G與通訊領域悄悄展開;那就是以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、鍺矽(SiGe)等為主的化合物半導體新戰場。

這些非矽基材料的共同特色是高頻率、高遷移率、高抗輻射能力,使其在低軌衛星、毫米波雷達、光通訊、國防雷達、航太電子等高階應用中,扮演無可替代的角色。

隨著地緣政治升溫、軍用通訊與衛星布建加速、以及5G/6G技術擴張,化合物半導體逐漸從「小眾」走向「戰略核心」,成為一場全球供應鏈再編與技術國安佈局的核心戰場。

化合物半導體是什麼?與傳統矽材料有何不同?

所謂化合物半導體(Compound Semiconductors),指的是兩種或以上元素所組成的晶體材料,例如:

GaAs(砷化鎵):由鎵與砷組成•InP(磷化銦):由銦與磷組成•SiGe(鍺矽):由矽與鍺合成

相對於矽(Si)單一元素組成的晶體結構,化合物半導體在電子遷移率、能隙結構與光電性能方面展現出更優異的物理特性,特別適合用於:

•射頻(RF)與高頻率電路•紅外線與雷射發光模組•高速光電收發器與光纖通訊•抗輻射應用(太空、軍工)

這些特性使得化合物半導體成為戰略性高階元件的基礎材料,被視為「國防級科技」的根本支撐

主流材料解析:GaAs、InP、SiGe 分別應用在哪些領域?

1. GaAs(砷化鎵):5G手機與軍用雷達的核心材料

GaAs具備高電子遷移率與低雜訊性能,特別適合用來製造高功率射頻放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)與高速開關模組。目前廣泛應用於:

• 智慧手機PA模組(尤其iPhone系列)• Wi-Fi 6/6E基地台模組• 國防雷達與飛彈導引系統

全球GaAs供應鏈集中於思佳訊(Skyworks)、威訊聯合(Qorvo)、博通(Broadcom)等美系IDM廠,台灣則以穩懋(3105)與宏捷科(8086)為代表性晶圓代工業者。

半導體大廠博通(Broadcom)。(圖/翻攝自X)
半導體大廠博通。(資料照,取自X)

2. InP(磷化銦):光通訊與資料中心的高速橋梁

InP具備優異的頻寬與光電轉換效率,是製作高速光電收發器(Optical Transceivers)、雷射模組(Laser Diodes)與PIN光電二極體的關鍵材料。主要應用於:

資料中心400G/800G高速傳輸模組•低軌衛星光通訊(Lasercom)•自駕車LiDAR雷射發射器

此領域目前由II-VI、Lumentum、博通等美系與歐系廠商領先,但台灣業者如聯亞光電、全新電子亦積極研發InP材料與封裝製程。

3. SiGe(鍺矽):毫米波應用與太空級元件新星

SiGe為一種能結合矽平台與鍺高速性能的「兼容型」化合物材料,廣泛用於製作高速射頻模組與雷達應用。由於與CMOS製程相容,成為5G毫米波應用與航太電子整合的重要材料選項。

應用範圍:

•汽車毫米波雷達(77GHz)•智慧城市交通感測模組•太空衛星內部數位控制模組 (相關報導: 半導體投資入門1》尋找台灣下一家台積電 第三代半導體全解析 更多文章

台灣目前對SiGe仍處於研究與初期代工階段,全球主導權多由英特爾、格羅方德(GlobalFoundries)與高塔半導體(T0ower Semiconductor)掌握。

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