下一波半導體競賽：國科會如何布局高效能化合物半導體前瞻技術？

當談到半導體，多數人首先想到的往往是台積電的先進製程、晶片微縮，或是支撐人工智慧運算的高效能晶片。然而，隨著全球科技產業逐步進入「後摩爾定律（Post-Moore Era）」時代，未來半導體技術的競爭焦點已不再只是讓電晶體變得更小，而是如何讓晶片能夠承受更高電壓、傳輸更高頻率訊號、處理更大功率，同時維持更好的能源效率。

為了掌握這波技術轉型契機，國家科學及技術委員會（國科會）正式推動「高效能化合物半導體前瞻技術研究計畫」，希望透過材料、元件、封裝、模組與系統應用的完整布局，建立臺灣在下一世代半導體關鍵技術的自主研發能力。

為什麼未來半導體需要「化合物半導體」？

過去數十年，全球電子產業主要建立在矽（Silicon）半導體基礎上。矽材料具有成熟製程、成本低與大規模量產能力，因此成為現代資訊社會的核心基礎。

然而，當應用需求從個人電腦與智慧手機逐漸延伸至人工智慧資料中心、電動車、衛星通訊、智慧電網與再生能源系統時，傳統矽材料開始面臨物理極限。

例如在高壓電力轉換系統中，矽元件容易產生較大的能量損耗；在高頻通訊環境下，也難以兼顧功率與效率。因此，全球產業開始將目光轉向氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）等化合物半導體材料。這些材料具有更高的擊穿電場、更快的電子移動速度以及更好的耐高溫特性，可以在更嚴苛的環境中運作。

近年來，GaN已廣泛應用於5G基地台與高頻通訊設備，而SiC則成為電動車功率元件的重要技術路線。除此之外，氧化鎵（Ga₂O₃）與鑽石（Diamond）等超寬能隙材料也逐漸受到關注，被視為下一代超高功率電子元件的重要候選材料。

從衛星通訊到電動車，未來生活都與它有關

國科會此次計畫並非只是單純投入基礎研究，而是直接瞄準未來具有戰略價值的產業應用。

其中一項重點是衛星通訊。隨著低軌衛星網路快速發展，未來無論偏鄉網路、海上通訊、智慧交通或國防安全，都需要更高速、更低延遲的衛星通訊系統支援。為了達成這些需求，通訊設備必須使用能在極高頻率下穩定運作的化合物半導體元件。國科會規劃發展E-band（71–86 GHz）高頻功率放大器與相關模組技術，希望建立我國在下一代衛星通訊關鍵元件的自主能力。

另一個重要方向則是運具電動化。從電動汽車、電動巴士到未來電動航空器，核心挑戰都在於如何提升能源轉換效率。若功率元件效率提高，即使只有幾個百分點，也可能大幅增加續航力並降低散熱需求。SiC與GaN功率元件正是全球車廠競相導入的重要技術。

此外，在智慧電網與再生能源領域，無論是太陽能、風力發電或大型儲能系統，都需要高效率電能轉換設備。國科會計畫希望開發可承受超過10 kV高電壓的功率元件與模組技術，進一步提升臺灣在能源轉型相關關鍵技術的競爭力。

不只是做晶片，更要打造完整產業鏈

值得注意的是，這項計畫並不侷限於單一元件開發，而是試圖建立從材料到系統應用的完整技術鏈。

在材料端，研究團隊將投入大尺寸SiC基板、GaN-on-X技術、新興氧化鎵與鑽石材料的成長技術開發，提升材料品質與製程穩定性。

在元件端，則聚焦高頻與高壓元件架構創新，包括高功率密度、高耐壓設計以及可靠度提升技術。

在封裝與模組端，將強化散熱設計、低損耗封裝、高頻模組整合與抗輻射能力，讓實驗室成果能真正走向實際應用。

換句話說，國科會希望建立的不只是單一技術突破，而是一套完整的化合物半導體生態系統，讓臺灣未來不僅擁有晶圓代工優勢，也能在下一代功率電子與高頻通訊市場占有一席之地。

為什麼這項計畫值得關注？

從全球產業發展趨勢來看，AI、電動車、衛星通訊與綠色能源正逐漸成為未來十年的核心成長動能。而這些產業背後共同需要的關鍵技術之一，就是高效能化合物半導體。

過去臺灣在矽基半導體建立了世界級產業地位，但面對下一波技術革命，新的競爭已經開始。國科會此次推動高效能化合物半導體前瞻技術研究計畫，代表臺灣正積極從既有優勢向下一代材料與元件技術延伸，提前布局衛星通訊、高效電力電子與能源轉換等未來市場。

對一般民眾而言，這些技術或許不像手機晶片那樣容易被看見，但未來更快的衛星網路、更長續航力的電動車、更穩定的再生能源系統，以及更節能的電力設備，都可能來自今天正在實驗室裡發展的化合物半導體技術。這也是國科會投入前瞻布局的真正意義——不只是研發新材料，而是在為下一個世代的科技基礎建設預作準備。