將硅谷轉化成鎵谷的男人？看一下Lidow與EPC對硅芯片產業的挑戰
2015-10-26 09:24:35 technews半導體已發展超過 60 年，硅（Silicon）一直被認為是半導體產業中最重要的核心材料，甚至硅谷的名稱由來也是源自于它，許多數十億美元的大企業都是從硅谷發跡，但以硅為半導體材料的時代會被終結嗎？尤其當著名的摩爾定律現階段面臨極大的挑戰時，下一世代同時保有低成本和高效能的半導體芯片將會是什么？有一個男人立志將“硅”谷轉化成“鎵”谷，他是加州新創公司 Efficient Power Conversion（簡稱 EPC）的創辦人兼CEO利多（Alex Lidow）。
1977 年，當時利多還是 22 歲的斯坦福大學研究生，發明了稱做 HEXFET 的功率半導體電子元件。這項發明不只讓他的家族企業國際整流器（International Rectifier*）獲得超過 9 億美元的專利授權費，也讓他的祖父及父親成為半導體業界的重量級人士。利多很早就名利雙收，卻在中壯年時期被迫離開他的家族企業，跌至人生低谷，卻也激起他不服輸的個性，驅動他改變產業的現況。
利多從 1999 年開始擔任國際整流器的CEO，但他和他父親卻在 2006~2007 年間相繼離開國際整流器，官方說法是因為國際整流器的海外分公司被調查出疑似假帳，此事件讓利多黯然離開公司，放棄原本一手建立的基業。這件事情對他造成深遠的影響，他說：“我被國際整流器開除后，我父親也在幾個月后被趕出公司。當時我已經 52 歲，所有的一切卻必須重新來過。”
不久之后，他選擇求學時的夢想──尋找可取代硅的材料，做為東山再起的籌碼。他在 2007 年成立新創公司 EPC，專注在以新興材料氮化鎵（Gallium Nitride）為主的半導體電子元件上。利多說：“我要拚了命的成為他們的噩夢，EPC 的主要產品將專注在氮化鎵電子元件及集成電路，這些產品將和國際整流器的產品在市場一較高下。”雖然利多離開國際整流器，他們之間的官司仍爭議不斷，甚至還延續他所成立的 EPC 上。法院判決 EPC 到 2013 年以前，都必須支付國際整流器專利授權費。
加州圣塔芭芭拉大學電機系教授 Umesh Mishra 指出：“電源適配器和電源轉接器都急需一個嶄新及高效率的技術，如果當所有電源相關半導體芯片都使用氮化鎵芯片，每年全世界可以節省約 40 座核電廠所生產的電力。”以氮化鎵為材料的半導體芯片，其開關切換速度比硅半導體芯片更快，這項特性能讓電力轉換系統以更有效率、更節省空間的方式設計，未來可應用在無線充電、電腦、智能手機、無人車和無人飛機的 LiDAR 導航設備中。
雖然 15 年前科學家已經在研究室成功生長出氮化鎵半導體材料，但直到幾年前才開始將氮化鎵成功使用在功率半導體芯片中。利多在和彭博社的專訪中談到：“氮化鎵半導體芯片最大的優勢就是能成長在大面積的硅晶圓上，這樣一來可以使用和硅半導體相同的設備和制程，大幅降低成本。”
對 EPC 及其他研發氮化鎵的公司而言，最大的競爭其實是已經有超過數十年基底的硅材料半導體，但利多似乎毫不畏懼這一事實，他的辦公室充滿了各種氮化鎵的展示品和宣傳手冊。EPC 的其中一個聯合創始人是臺灣漢民集團創辦人及董事長黃民奇，因為他的關系，EPC 有許多臺灣、中國、韓國和日本的客戶，目前有超過 50% 的產品銷售到東亞市場。
EPC 不是唯一專注在研發氮化鎵技術的公司，其他公司包括 GaN Systems、Cambridge Electronics、Transphorm 等，其中 Transphorm 的創辦人就是 Umesh Mishra 教授。半導體大廠如英飛凌（Infineon）、松下（Panasonic）、安森美半導體（ON Semiconductor）、臺積電（TSMC）也都有投入氮化鎵半導體芯片的研發。雖然氮化鎵技術的成本已和硅材料相去不遠，但以氮化鎵為基礎的芯片和系統仍處于相對初期的開發階段，硅材料仍以長期且大規模的研發資金加上完善的制程設備等，而占有很大優勢。
目前，EPC 生產大約 100 種符合不同系統需求的氮化鎵芯片，擁有超過 500 家客戶。利多表示：“EPC 目前已經占據了超過 90% 的新興氮化鎵芯片市場。盡管目前為止 EPC 有個強而有力的開端，但要挑戰硅材料在半導體市場的霸主地位，還有很長的路要走。”他認為未來幾年內若能成功將無線充電、無人車或無人飛機大規模商業化，將可進一步帶動氮化鎵半導體芯片銷售的成長，并為他和其他新創公司帶來其他機會。利多預估在接下來的幾年，氮化鎵半導體將可以從硅材料半導體中搶下 10 億美元的市場。
雖然利多看好氮化鎵的未來市場，但并非每一個人都那么樂觀。國際研究暨顧問機構 Gartner 指出，克服半導體產業對于硅材料的依賴性并非一件簡單的事，尤其對于電腦和智能手機產業，這類型的產業需要高度穩定的半導體制程及電子元件。雖然氮化鎵芯片具有相當吸引的材料特性，但仍需證明氮化鎵芯片具有顯著的性能優勢和成本優勢。
