台積電有護國神山之譽，是台灣最重要的企業之一，更是股市最熱門的買賣標的！撐起台積電輝煌的是整個台灣的半導體產業，可說是護國神山群！本書將帶你一窺半導體產業的上下游關係，掌握產業全貌。本篇只介紹「台灣第二代和第三代半導體概念股」。
依照半導體材料的不同，將半導體區分為第一代、第二代、第三代半導體。第一代半導體是元素半導體，為我們所熟知的傳統半導體，有矽(Si)和鍺(Ge)。其中矽為半導體製造的最主要材料，除了因為矽所製成的電子元件在室溫下有較佳的特性外，矽在地球上隨處可見，佔地表的25%，僅次於氧。
因此矽被廣泛應用於各種積體電路與元件中，例如，CPU（中央處理器）、GPU（圖像處理器）、記憶體、類比晶片與邏輯晶片等消費IC，偏向低電壓、低功率與低頻的應用。
第二代與第三代半導體都是屬於化合物半導體，意思是指主要材料的組成不只一種化學元素。第二代半導體最常見的是砷化鎵(GaAs)與磷化銦(InP)。由於等二代半導體具有高頻使用、抗干擾、低雜訊、耐高溫、耐高壓與高發光效率等特性，其主要的應用包括手機中用來傳輸訊號的射頻(RF)元件、手機與基地台的功率放大器(PA，power amplifier)、LED（發光二極體）與LD（雷射二極體）等應用領域。
尤其因應5G時代來臨、資料中心的快速傳輸需求，VCSEL（垂直共振腔面發射電射）的應用越來越受重視，像是蘋果手機3D感測人臉辨識，以及無人車自動駕駛的偵測技術，都是VCSEL的應用。
目前第二代半導體市場產值最大宗是砷化鎵，雖然磷化銦的功率密度比砷化鎵還高，但市場是結果論英雄。砷化鎵的製程和傳統矽基半導體類似，都是從上游的IC設計，到中游的生產製造，以及下游的封裝測試。
但兩者最大不同之處，在於砷化鎵之生產製造一開始的磊晶過程比較複雜，會因產品用途不同而成長不同材料，且磊晶過程需要的材料成本也較高，所以從製造生產的晶圓廠分割出來，單獨形成專注於砷化鎵磊晶製程的磊晶廠。也就是說，空白的砷化鎵基板會先在磊晶廠成長一層很薄的特定材料（稱磊晶層）之後，再到砷化鎵晶圓廠進行IC製程。如下圖：
- IC設計：聯發科(2454)、立積(4968)
- GaAs基板：IET-KY(4971)、中美晶(5483)
- GaAs磊晶：全新(2455)、聯亞(3081)
- 晶圓代工製造：穩懋(3105)、宏捷科(8086)、環宇-KY(4991)
- 封裝測試：菱生(2369)、同欣電(6271)、訊芯-KY(6451)
第三代半導體又稱為「次世代化合物半導體」，主要的材料有氮化鎵(GaN)和碳化矽(SiC)。由於此類材料本身的物理特性為寬能隙(wide bandgap)。因此更適合處理高電壓、高電流、高頻率之終端應用。
氮化鎵在高電壓和高功率的表現上，都不如碳化矽來的亮眼。目前主要的應用有無線充電、變壓器和變頻器等，為雷達、衛星通訊和無線通訊基地台等無線通訊設備的理想功率放大器元件。
而碳化矽目前應用在電動車、充電樁基礎設施、太陽能與風力發電等再生能源發電設備等。氮化鎵和碳化矽的生產製造與砷化鎵類似，分別為設計、基板、磊晶、晶圓代工製造、封裝測試。
但氮化鎵的晶圓分為GaN-on-Si（矽基氮化鎵）和GaN-on-SiC（氮化矽基氮化鎵）兩種，雖然GaN-on-SiC的性能優於GaN-on-Si，但目前市場主流為GaN-on-Si。
台灣第三代半導體產業鏈的相關公司如下：
- IC設計：朋程(8255)、立積(4968)
- 基板：環球晶(6488)、太極(4934)、昇陽半導體(8028)
- 磊晶：嘉晶(3017)、全新(2455)
- 晶圓代工製造：漢磊(3707)、穩懋(3105)、環宇-KY(4991)、台積電(2330)、宏捷科(8086)、世界先進(5347)、聯電(2303)、茂矽(2342)
- 封裝測試：聯鈞(3450)、菱生(2369)、捷敏-KY(6525)
結語
對於台灣半導體產業一竅不通的讀者，這本是不錯的入門書（寫的淺顯易懂）。
今年投資研討會，將為學員上一堂半導體的課程。因為2021年台灣半導體晶圓廠投資約新台幣1兆元，設備投資占七成，約為新台幣7,000億元，其中有6,000億元是採購國外設備。
蔡總統已經指示：如何把握台灣的半導體產業蓬勃發展的時機，進一步推動半導體設備國產化，是政府的政策，也是未來要努力的方向。
所以，此次課程是為了讓大家在短時間內，就能瞭解完整半導體產業，好迎接未來商機預作準備。課程介紹的內容如下：
- 半導體發展史
- 半導體究竟是什麼？扮演什麼角色？材料為什麼主要是矽？
- 第二代、第三代半導體材料是什麼？台灣有哪些相關產業鏈？什麼是寬能隙半導體？
- 什麼是矽智財、IC設計服務和IC設計公司？
- 半導體前段製程介紹（台灣相關設備公司）
- 場效電晶體的工作原理，如何克服微縮製程下場效電晶體的漏電問題？
- 半導體後段製程介紹（台灣相關設備公司）
- 材料分析( MA)與故障分析(Failure Analysis)是做什麼的？（台灣相關概念股）
- 先進封裝CoWoS製程介紹（台灣相關概念股）
有關書籍的介紹，請參考：作者、出版社、內容簡介
更多的產業書目，請參考：汪汪書架的書–產業分析