三星，入局八英寸氮化镓代工

来源:半导体行业观察发布时间:2023-06-281717浏览

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在今日举办的代工论坛上，三星表示，将从 2025 年起，三星将开始针对消费、数据中心和汽车应用的 8 英寸氮化镓 (GaN) 功率半导体代工服务。

随着宽禁带材料开始在功率电子领域取代硅，氮化镓在消费市场站稳脚跟，这将在今后几年里带来这类材料在功率器件市场的大幅增长，尤其是在中国。

作为一种仍处于高度创新和开发阶段的第三代材料（首款商用功率器件问世还只是 10 年前），氮化镓在功率电子领域的前景极具潜力。Yole Group旗下的Yole Intelligence在其内容全面的市场报告《Power GaN》中预测，截至2027年，氮化镓功率半导体器件市场规模将从2021年的1.26亿美元增至 20 亿美元。Yole Intelligence 的分析师预计该市场将出现59%的强劲年均复合增长率，而且氮化镓在汽车和电信/数据通信等应用领域的渗透不仅将带来独特的合作伙伴关系，还可望产生大量并购和重磅投资。

具体到三星方面，在今年三月，有报道指出，三星已支出约2,000亿韩元（约1.54亿美元），准备开始生产碳化硅（SiC）与氮化镓（GaN）半导体，用于电源管理IC，而且计划采用8吋晶圆来生产这类芯片，跳过多数功率半导体业者着手的入门级6吋晶圆。

韩媒The Elect报导，消息人士说，上述的支出金额显示三星可能已经生产这类第三代半导体的原型。

碳化硅与氮化镓比硅更耐用、能源效率更高，因此被用于最新电源管理IC。碳化硅因为其耐用度，获得汽车产业爱用；氮化镓则因切换速度快，获得更多无线通讯应用。

三星今年稍早成立功率半导体任务团队，做为生产碳化硅与氮化镓芯片的第一步。除了三星的芯片事业员工外，来自LED团队和三星先进技术研究院（SAIT）的员工也参与了该任务团队。LED事业人员也参与的原因是，制造LED的晶圆已使用氮化镓与其他氮化物材料。

三星计划用8吋晶圆生产碳化硅与氮化镓芯片，跳过多数功率半导体业者着手的入门级6吋晶圆。

MicroLED也是用8吋晶圆来制造。三星先进技术研究院已经拥有氮化镓相关技术。

三星采用8吋来切入功率半导体生产是值得注意的，因为多数碳化硅芯片是利用4吋晶圆和6吋晶圆制造，至于在氮化镓方面，8吋晶圆日益变得主流。

三星发言人表示，他们与碳化硅芯片相关的业务仍在「研议阶段」，尚未正式决定。

与此同时，为了确保6G最前沿的技术，5纳米射频（RF）也在开发中，并将于2025年上半年上市。三星的5纳米射频工艺显示功率效率提高了40％，降低了50％与之前的14nm工艺相比，面积有所减少。

此外，该公司还将在其 8nm 和 14nm RF 中添加汽车应用，从而扩展到目前量产的移动应用之外。

行业巨头，涌进氮化镓代工

其实在此之前，台积电、联电、世界先进等各大代工厂都已经加入这场竞争激烈的第三代半导体战役中。

作为全球晶圆代工的龙头，台积电在第三代半导体领域已布局久矣，2014年在6英寸晶圆厂制造GaN组件；2015年生产用于低压和高压应用的GaN组件；2017年开始量产GaN-on-Si组件；去年年底有传闻称台积电已具备8英寸量产能力，不过未得证实。

在台积电看来，第三代半导体的竞争优势就在于功率与射频应用，因此相较于碳化硅，台积电更看好氮化镓的快充、轻薄、效率高的特性，更专注于氮化镓的材料与技术开发，并锁定快充、数据中心、太阳能电力转换器、48V 直流电源转换器、电动车车载充电器与转换器等5大领域，抢攻商机。

作为晶圆代工二哥的联电先前的第三代半导体布局，主要通过转投资联颖切入。

据悉，联颖是联电投资事业群的一员，成立于 2010 年，主要提供 6 英寸砷化镓晶圆代工服务，生产 CMOS 制程的二极管、MOSFET、及滤波器等，终端产品应用领域包括手机无线通信、微波无线大型基地站、无线微型基地台、国防航天、光纤通讯、光学雷达及 3D 感测组件等。

在发展路线方面，联电以提供功率、射频组件方案为主，初期以氮化镓技术先行，待其技术发展成熟后，下一步才会朝碳化硅开始布局。

对于第三代半导体，世界先进董事长方略是这么看的，“即使再过5年，第三代半导体产值也未必超过（半导体整体市值的）1％，但是新材料（碳化硅、氮化镓）衍生的商机，将突破硅材料无法做到的领域，将是值得探索的崭新世界。”

正是看到了第三代半导体所衍生出来的巨大商机，世界先进在2018年就宣布朝量产氮化镓芯片的目标努力。

前年11月的法说会上，方略指出，基于GaN on QST制程的产品已经有客户进行原型设计与送交制造，目前已经出货的两批产品线都通过可靠性测试，预计2021年底前会完成所有的程序设计，顺利的话2022年上半年会看到有实际产品面世。

在技术方面，世界先进建立完整的氮化镓加工技术，除了前后段制程都自行完成，同时也会建立自己的晶圆薄化技术。

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