全球市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)TrendForce集邦咨詢針對(duì)2024年科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，整理科技產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)趨勢(shì)，化合物半導(dǎo)體以及其他內(nèi)容請(qǐng)見下方：
其中與化合物半導(dǎo)體相關(guān)的內(nèi)容為下面這一項(xiàng)：
1、材料與元件技術(shù)并進(jìn)，氧化鎵商業(yè)化腳步漸近
隨著高壓、高溫、高頻等應(yīng)用場(chǎng)景的增加，氧化鎵（Ga?O?）作為一種超寬禁帶半導(dǎo)體材料，已經(jīng)被認(rèn)為是下一代功率半導(dǎo)體元件的有力競(jìng)爭(zhēng)者，特別是在電動(dòng)汽車、電網(wǎng)系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域。
相較于氣相生長(zhǎng)的碳化硅與氮化鎵，氧化鎵單晶的制備可透過類似于硅單晶的熔融生長(zhǎng)法來完成，因此擁有較大的降本潛力。
目前產(chǎn)業(yè)界已實(shí)現(xiàn)4英寸氧化鎵單晶的量產(chǎn)，并有望在未來幾年擴(kuò)大至6英寸。
與此同時(shí)，基于氧化鎵材料的肖特基二極管與晶體管在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制程等方面近年來亦取得了突破性的進(jìn)展，首批肖特基二極管產(chǎn)品預(yù)計(jì)將于2024年投放市場(chǎng)，有望成為首個(gè)規(guī)模商用的氧化鎵功率元件。
即使氧化鎵仍存在導(dǎo)熱性差與P型摻雜的缺失等棘手挑戰(zhàn)，但相信隨著功率半導(dǎo)體巨頭的跟進(jìn)，以及關(guān)鍵應(yīng)用的牽引，其商業(yè)化指日可待。
以下是更多2024年科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)趨勢(shì)：
2、CSP加大AI投資，推升2024年AI服務(wù)器出貨成長(zhǎng)逾38%
伴隨ChatBOT、生成式AI等在各應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)力，CSP業(yè)者如Microsoft、Google、AWS等加大AI投資力道，推升AI服務(wù)器（AI Server）需求上揚(yáng)，TrendForce估算，2023年AI服務(wù)器（包含搭載GPU、FPGA、ASIC等）出貨量逾120萬臺(tái)，年增將達(dá)37.7%，占整體服務(wù)器出貨量達(dá)9%，2024年將再成長(zhǎng)逾38%，AI服務(wù)器占比將逾12%。
除了NVIDIA與AMD的GPU解決方案外，大型CSP業(yè)者擴(kuò)大自研ASIC芯片將成趨勢(shì)，Google自2023年下半加速自研TPU導(dǎo)入AI服務(wù)器，年成長(zhǎng)將逾7成，2024年AWS亦將擴(kuò)大采用自研ASIC，出貨量有望翻倍成長(zhǎng)，其他如Microsoft、Meta等亦規(guī)劃擴(kuò)展自研ASIC計(jì)劃，GPU部分成長(zhǎng)潛力也因此受到侵蝕。
整體而言，2023~2024年主由CSP等業(yè)者積極投資帶動(dòng)AI服務(wù)器需求成長(zhǎng)，2024年后將延伸至更多應(yīng)用領(lǐng)域業(yè)者投入專業(yè)AI模型及軟件服務(wù)開發(fā)，帶動(dòng)搭載中低階GPU（如L40S等系列）等邊緣AI Server成長(zhǎng)，預(yù)期2023~2026年邊緣AI服務(wù)器出貨平均年成長(zhǎng)率將逾兩成。
3、HBM3e將推升全年HBM營(yíng)收年增達(dá)172%
隨著AI服務(wù)器（AI Server）建置熱潮，帶動(dòng)了AI加速芯片需求，其中高頻寬存儲(chǔ)器（HBM）為加速芯片上的關(guān)鍵性DRAM產(chǎn)品。以規(guī)格而言，除了現(xiàn)有的市場(chǎng)主流HBM2e外，今年HBM3的需求比重亦隨著NVIDIA H100/H800以及AMD MI300系列的量產(chǎn)而提升。
展望2024年，三大存儲(chǔ)器廠商將進(jìn)一步推出新一代高頻寬存儲(chǔ)器HBM3e，一舉將速度提升至8Gbps，提供2024~2025年新款A(yù)I加速芯片更高的性能表現(xiàn)。AI加速芯片市場(chǎng)除了Server GPU龍頭廠商N(yùn)VIDIA、AMD外，CSP業(yè)者也加速開發(fā)自研AI芯片的腳步，產(chǎn)品共通點(diǎn)皆為搭載HBM。伴隨訓(xùn)練模型與應(yīng)用的復(fù)雜性增加，預(yù)期將帶動(dòng)HBM需求大幅成長(zhǎng)。HBM相比其他DRAM產(chǎn)品的平均單位售價(jià)高出數(shù)倍，預(yù)期2024年將對(duì)存儲(chǔ)器原廠的營(yíng)收有明顯助力，預(yù)估2024年HBM營(yíng)收年增長(zhǎng)率將達(dá)172%。
4、AI芯片幕后推手，2024年先進(jìn)封裝需求增，3D IC技術(shù)萌芽
半導(dǎo)體前段制程微縮逼近物理極限，先進(jìn)制程領(lǐng)導(dǎo)廠商臺(tái)積電（TSMC）、三星（Samsung）及英特爾（Intel）除了尋求晶體管架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，封裝技術(shù)的演進(jìn)也已成為提升芯片效能、節(jié)省硬件使用空間、降低功耗及延遲的必要發(fā)展。TSMC及Samsung更先后在日本建立3D IC研發(fā)中心，凸顯封裝在半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)的重要性。
近年來，隨著Chatbot興起所帶動(dòng)AI應(yīng)用蓬勃發(fā)展，協(xié)助整合運(yùn)算芯片及存儲(chǔ)器，以提供AI強(qiáng)大算力的2.5D封裝技術(shù)需求也隨之大增。2.5D封裝主要透過前段制程提供硅中介層（Silicon Interposer），將數(shù)個(gè)不同功能及制程的芯片以并排的方式整合，再與PCB基板結(jié)合完成封裝。事實(shí)上，包含TSMC的CoWoS、Intel的EMIB、Samsung的I-Cube等2.5D封裝皆已發(fā)展數(shù)年，技術(shù)發(fā)展已趨于成熟并廣泛應(yīng)用于高效能芯片。
2024年各廠將致力提高2.5D封裝產(chǎn)能以滿足日漸升溫的AI等高算力需求，同時(shí)，3D封裝技術(shù)的發(fā)展也已萌芽。TSMC所提出的SoIC、Samsung的X-cube及Intel的FOVEROS皆已陸續(xù)發(fā)表，與2.5D封裝主要的差異在于，3D封裝去除了硅中介層，將不同功能的芯片以TSV(硅穿孔)的方式直接連接，降低封裝高度、縮短芯片之間的傳輸路徑、提高芯片運(yùn)算速度。
除此之外，不同功能及制程的芯片如何有效整合以達(dá)到包含AI、自駕車等高算力、低延遲、低功耗需求，除了封裝技術(shù)的突破，芯片之間連接的方式、甚至用于連接的材料，都將是科技發(fā)展的關(guān)注重點(diǎn)。
5、2024年全球非地面網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)小規(guī)模商用測(cè)試，加速非地面網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用普及
由于全球衛(wèi)星營(yíng)運(yùn)商Starlink與Oneweb衛(wèi)星布署數(shù)量穩(wěn)定增加，加上3GPP Release17與Release 18提供5G新空中界面（New Radio）在非地面網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向，讓衛(wèi)星營(yíng)運(yùn)商、芯片大廠、電信營(yíng)運(yùn)商與手機(jī)制造商共同合作完成初步非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）場(chǎng)景驗(yàn)證?，F(xiàn)階段非地面網(wǎng)絡(luò)主要聚焦在移動(dòng)衛(wèi)星通訊應(yīng)用領(lǐng)域，由用戶終端設(shè)備（UE）與衛(wèi)星間，在特定場(chǎng)景下進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試。
展望2024年，芯片大廠加速推出衛(wèi)星通訊芯片趨勢(shì)下，帶動(dòng)手機(jī)大廠以系統(tǒng)單晶片（SoC）模式將衛(wèi)星通訊功能整合至高端手機(jī)內(nèi)，在部分用戶對(duì)高端手機(jī)有穩(wěn)定需求下，讓非地面網(wǎng)絡(luò)朝向小規(guī)模商用測(cè)試發(fā)展，成為2024年加速非地面網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用普及驅(qū)動(dòng)因素。從移動(dòng)衛(wèi)星通訊長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)來看，衛(wèi)星間雷射光鏈（Inter Satellite Link，ISL）通訊技術(shù)能在低軌衛(wèi)星間傳輸數(shù)據(jù)資料，并同時(shí)傳送至大規(guī)模跨區(qū)域用戶終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)6G低延遲的全域通訊覆蓋愿景。
6、2024年6G通訊規(guī)劃啟動(dòng)，衛(wèi)星通訊扮演關(guān)鍵角色
6G標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃于2024~2025年啟動(dòng)，首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將于2027~2028年推出，針對(duì)6G關(guān)鍵技術(shù)突破，除納入超寬帶（Ｕl(shuí)tra-Ｗideband）接收器（Receiver）和發(fā)射器（transmitter）技術(shù)外，地面和非地面網(wǎng)絡(luò)整合、人工智能與及機(jī)器學(xué)習(xí)將引入更多創(chuàng)新。
6G將增加新技術(shù)應(yīng)用，包括使用可重構(gòu)智能表面技術(shù)（RIS）、太赫茲頻段、光無線通訊（Optical Wireless Communication，OWC）、非地面網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高空通訊應(yīng)用（NTN），以及沉浸式延展實(shí)境(XR)等更細(xì)致的感官體驗(yàn)，透過創(chuàng)新提供殺手級(jí)應(yīng)用，如全像投影（Holographic）和觸覺通訊（Tactile Communications）、數(shù)字孿生等。隨著6G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐次敲定，低軌衛(wèi)星將陸續(xù)支援6G通訊，預(yù)期全球低軌衛(wèi)星部署活動(dòng)會(huì)在6G商用前后達(dá)到高峰，估計(jì)應(yīng)用于6G通訊、環(huán)境感測(cè)的無人機(jī)需求將在6G時(shí)代顯著提高。
7、更多新創(chuàng)業(yè)者陸續(xù)加入，2024年Micro LED技術(shù)成本有望獲優(yōu)化
2023年是Micro LED做為顯示技術(shù)邁入量產(chǎn)的關(guān)鍵年，而解決成本居高不下的問題將是接下來的首要之務(wù)。在芯片部分，微型化工程啟動(dòng)，做為大型顯示器當(dāng)前主流的34x58um將開始被20×40μm 、甚至是更小的16×27μm取代。預(yù)期僅透過芯片微縮的執(zhí)行，未來四年期間Micro LED芯片所能達(dá)成的成本降幅，每年至少在20~25%。
轉(zhuǎn)移是Micro LED制程中的核心，Stamp制程穩(wěn)定，雷射則是速度（Unit per Hour，UPH）取勝。然而在邁入量產(chǎn)的當(dāng)下，業(yè)界著眼于在效率與良率上取得更好的平衡點(diǎn)，以Stamp轉(zhuǎn)移搭配雷射鍵合的混合轉(zhuǎn)移模式，其冷加工概念能有效解決Stamp在熱壓合上所面臨的壓力與溫度問題，也成為備受關(guān)注的生產(chǎn)模式。
AR透明顯鏡的微投影顯示市場(chǎng)是Micro LED極具潛力的應(yīng)用市場(chǎng)，因?yàn)闃O高的PPI（Pixel per Inch）要求，尺寸必須控制在5μm甚至更小的水平，伴隨而來的芯片外部量子效率（EQE）低落問題也更為棘手。采用紅、藍(lán)、綠三色LED的方案雖然單純，但紅光效率低落的問題難以克服。以藍(lán)光LED搭配量子點(diǎn)材料進(jìn)行色轉(zhuǎn)換雖然有效回避了上述挑戰(zhàn)，但衍生而來的則有額外制程與材料壽命問題。
新創(chuàng)企業(yè)跳脫傳統(tǒng)的切入方式，包含InGan基底的紅光LED、RGB LED垂直堆棧等方案也同樣引人注目。即使當(dāng)前還難以判斷哪個(gè)技術(shù)路線將成為主流，但百家爭(zhēng)鳴的局面有利于催生最佳解決方案。零組件的改善、制程最佳化匹配、豐富的解決方案，在量產(chǎn)與應(yīng)用多元化的吸引下，2024年將有更多廠商投入該領(lǐng)域的發(fā)展，在健全供應(yīng)鏈的同時(shí)，也進(jìn)一步優(yōu)化Micro LED的成本架構(gòu)。
8、AR/VR在不同的微型顯示技術(shù)發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)將更為激烈
在AR/VR等頭戴裝置需求的帶動(dòng)下，具備超高PPI近眼顯示器需求提升，Micro OLED顯示器正是其中代表技術(shù)之一。
雖然目前正式使用Micro OLED顯示器的AR/VR裝置并不多，但隨著關(guān)鍵品牌客戶的采用，Micro OLED顯示器將有機(jī)會(huì)逐步擴(kuò)大規(guī)模。未來針對(duì)個(gè)人化的顯示器將持續(xù)發(fā)展，微縮化的趨勢(shì)正在成形，這必須仰賴半導(dǎo)體制程與顯示技術(shù)的整合，同時(shí)，不同的微型顯示技術(shù)如Micro LED也正在持續(xù)發(fā)展中。目前Micro OLED顯示器將是集半導(dǎo)體制程與AMOLED蒸鍍制程工藝之大成，對(duì)Micro OLED面板廠商而言，能否取得穩(wěn)定的晶圓代工資源做搭配將是一大關(guān)鍵。
新進(jìn)廠商與既有廠商在產(chǎn)業(yè)資源的重新盤整已是現(xiàn)在進(jìn)行式，同時(shí)，搭配的OLED技術(shù)也有望從現(xiàn)行的白光OLED技術(shù)，逐漸朝RGB OLED技術(shù)發(fā)展。不過Micro OLED顯示器仍有其瓶頸，如亮度及發(fā)光效率上的限制，未來能否在頭戴裝置上取得主流地位，仍需觀察各個(gè)微型顯示技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。
9、AR/VR在不同的微型顯示技術(shù)發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)將更為激烈
目前全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入TWh智造時(shí)代，行業(yè)對(duì)高安全與高能量密度電池的需求更加突出，而目前主流的動(dòng)力電池技術(shù)路線都已接近能量密度的天花板，現(xiàn)有材料體系對(duì)電池能量密度與安全性等方面的提升已不足以滿足市場(chǎng)需求。
隨著各大車廠與電池廠商加速在下一代電池技術(shù)的投資與研發(fā)，相關(guān)技術(shù)將迎來新突破，其中兼顧更高能量密度和安全性的固態(tài)電池技術(shù)成為各大企業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)，并在產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)行了更深入的探索和實(shí)踐，包括凝聚態(tài)電池等半固態(tài)電池技術(shù)，其開發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用或?qū)⒃?024年加快動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪技術(shù)迭代，并對(duì)下一個(gè)十年動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)新格局產(chǎn)生重要影響。
鋰離子電池在電動(dòng)車領(lǐng)域的地位明確，但在車輛類型眾多且用途情境相異下，不同電池技術(shù)仍因特殊優(yōu)勢(shì)而存在。
鈉離子電池因鈉元素儲(chǔ)量大且分布均勻使其具有低成本優(yōu)勢(shì)，但因能量密度也低，故適合打造對(duì)續(xù)航力較不敏感的低價(jià)電動(dòng)車，目前中國(guó)電池廠正致力于將其產(chǎn)業(yè)化。
氫燃料電池則主打零排放、長(zhǎng)續(xù)航、加氫速度快和支援冷啟動(dòng)，重型商用車是重點(diǎn)采用的類別，但氫燃料電池尚有能源轉(zhuǎn)換效率低、制氫及儲(chǔ)運(yùn)成本高、制氫材料來源具爭(zhēng)議等問題，加上產(chǎn)業(yè)成熟度不足下，目前市場(chǎng)上的乘用和商用車款仍少，需長(zhǎng)續(xù)航的重型卡車大規(guī)模商用時(shí)間預(yù)計(jì)落于2025年后。
10、提高能源轉(zhuǎn)換效率、續(xù)航力、充電效率將是2024年純電動(dòng)車的三大核心議題
從能源轉(zhuǎn)換效率來看，具備低損耗優(yōu)勢(shì)的SiC芯片是提高BEV能源轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵零件，2024年SiC 8吋晶圓產(chǎn)能將逐漸釋放，但良率仍待加強(qiáng)且多數(shù)產(chǎn)能已被下游廠商鎖定，芯片成本降幅有限，而芯片端在縮小尺寸的目標(biāo)推動(dòng)下，將進(jìn)一步提高「溝槽型芯片技術(shù)」的研發(fā)投入程度。
續(xù)航力方面，NCM（三元鋰電池）及LFP（磷酸鐵鋰電池）仍為車廠首選，優(yōu)化電池包結(jié)構(gòu)、調(diào)整材料配比以提高能量密度、增加續(xù)航力為主要目標(biāo); 而具備高能量密度的固態(tài)電池將先以半固態(tài)電池在2023年下半年開始少量裝車，2024年是觀察半固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)。
充電效率方面，為縮短充電時(shí)間，800V平臺(tái)的車型將明顯增加，其可支援360 kW以上的高功率快充，高功率快充站的建設(shè)熱潮也隨之而起。此外，無線充電進(jìn)展加快，美國(guó)提出電動(dòng)車無線充電補(bǔ)助法案，密西根州將開放總長(zhǎng)1.6公里的無線充電公路，充電方式朝向多元發(fā)展，可望降低車主的里程焦慮。
蓬勃發(fā)展的AI則協(xié)助電動(dòng)車朝向高度自動(dòng)駕駛邁進(jìn)，在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開發(fā)上，可靠度是判斷是否進(jìn)入市場(chǎng)化的關(guān)鍵，AI將扮演提高效率的角色，包括協(xié)助巨量圖像的分類與標(biāo)記工作、搭建仿真模擬場(chǎng)景。
隨著其他車廠在智能駕駛領(lǐng)域的急起直追，Tesla Dojo超級(jí)計(jì)算機(jī)宣布進(jìn)入量產(chǎn)，并計(jì)劃在2024年投入10億美元以Dojo進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)者提出更先進(jìn)的自駕系統(tǒng)、制定可負(fù)擔(dān)的售價(jià)將是Tesla在智能駕駛領(lǐng)域站穩(wěn)地位的利器。
11、全球綠化力道加大，AI模擬將成推動(dòng)再生能源與脫碳制造關(guān)鍵
國(guó)際能源署（IEA）指出，2024年全球再生能源發(fā)電量有望達(dá)4,500GW，近乎等同化石燃料，主要是政策推廣力道強(qiáng)化、化石燃料價(jià)格上漲、戰(zhàn)爭(zhēng)造成能源危機(jī)等。再生能源能發(fā)電若要穩(wěn)定，電網(wǎng)、儲(chǔ)能、管理等周邊系統(tǒng)勢(shì)必須以AI加速智能化并提升緩沖空間與精確度。以智能電網(wǎng)為例，監(jiān)督式學(xué)習(xí)（Supervised Learning）優(yōu)化電力輸入輸出、非監(jiān)督式學(xué)習(xí)（Unsupervised Learning）改善數(shù)據(jù)擷取質(zhì)量，以及負(fù)載預(yù)測(cè)（Load Forecasting）、穩(wěn)定性評(píng)估等強(qiáng)化整體效益，皆是2024年能源綠化技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵。
此外，2024年智能制造與能源管理面向?qū)⒕劢跪?qū)動(dòng)系統(tǒng)能耗優(yōu)化、全數(shù)據(jù)串連生態(tài)圈、以及可視化能源流動(dòng)消費(fèi)，藉由動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生（Dynamic Digital Twin）的虛實(shí)整合，將數(shù)據(jù)從碳流轉(zhuǎn)為綠流，再化為金流。
此外，生成式AI、3D打印等技術(shù)能加速制造設(shè)計(jì)、生產(chǎn)建模等環(huán)節(jié)，減少資源浪費(fèi)，后勢(shì)頗具潛力。綜觀各領(lǐng)域的綠化訴求，組織首先須了解的是自家排碳量與碳足跡，因此碳盤查工具成云端大廠重點(diǎn)產(chǎn)品，并將持續(xù)以AI與機(jī)器學(xué)習(xí)，以優(yōu)化碳排放量。
12、折疊手機(jī)的引領(lǐng)創(chuàng)新，新技術(shù)材料的商業(yè)化將推動(dòng)OLED產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步拓展從小到大各式應(yīng)用
在OLED折疊手機(jī)不斷創(chuàng)新，成功制造市場(chǎng)話題后，新上市的折疊手機(jī)無不針對(duì)消費(fèi)者的期望進(jìn)行更大幅度的改善，例如更換輕量化復(fù)合材料在門板及屏幕支撐板，一體成形的水滴型鉸鏈結(jié)構(gòu)有效的減少零部件數(shù)量，甚至利用機(jī)殼蓋板取代鉸鏈龍骨，步步逼近直板機(jī)的厚度與重量。當(dāng)折疊手機(jī)滲透率逐漸提升，除了不斷的技術(shù)推演，還需要有效的降低成本，在未來市場(chǎng)普及的同時(shí)還能確保利潤(rùn)。
隨著OLED在手機(jī)市場(chǎng)的滲透逐漸擴(kuò)大，IT將是下一個(gè)OLED關(guān)鍵發(fā)展的戰(zhàn)場(chǎng)。為了進(jìn)一步拓展對(duì)現(xiàn)有IT市場(chǎng)的滲透，除了三星已宣布啟動(dòng)G8.7新廠的投資計(jì)劃外，京東方規(guī)劃中的B16、JDI在新技術(shù)eLEAP上的持續(xù)發(fā)展、維信諾朝OLED相關(guān)技術(shù)與市場(chǎng)的積極搶進(jìn)，讓面板廠在高世代的布局不僅僅是因應(yīng)蘋果在中尺寸應(yīng)用的需求，也為OLED面板在拓展其他應(yīng)用市場(chǎng)開啟新的契機(jī)。預(yù)期2025年后新技術(shù)的開發(fā)與導(dǎo)入將打破FMM及蒸鍍機(jī)臺(tái)的尺寸限制，加上高壽命材料的商用化，高世代產(chǎn)線順利進(jìn)入量產(chǎn)，均有助于提升未來OLED在各應(yīng)用的市場(chǎng)滲透率。（文：集邦咨詢）
更多SiC和GaN的市場(chǎng)資訊，請(qǐng)關(guān)注微信公眾賬號(hào)：集邦化合物半導(dǎo)體。