隨著5G應用需求逐步升溫,,半導體廠商也正積極布局化合物半導體氮化鎵(GaN)元件,,挾著硅制程固有的規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢,搶進氮化鎵應用領域,。在臺系廠商方面,,包括晶圓代工龍頭臺積電、漢磊投控旗下晶圓代工廠漢磊科,、硅晶圓大廠環(huán)球晶 ,,都已小量生產(chǎn)中,,效益可望從明年起陸續(xù)顯現(xiàn)。
5G,、電動車應用推升高頻率,、高功率元件需求,而第三代寬頻化合物半導體材料氮化鎵,,主要應用于600 至1000 伏特的電壓區(qū)間,,具備低導通電阻、高頻率等優(yōu)勢,,可在高溫,、高電壓環(huán)境下運作,應用包括變頻器,、變壓器與無線充電,,為國防、雷達,、衛(wèi)星通訊與無線通訊基地站等無線通訊設備的理想功率放大元件,。
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由于氮化鎵適用于高頻環(huán)境,,在5G 進展至毫米波頻段之下,,氮化鎵可提供高頻射頻元件技術上更好的選擇,業(yè)界看好,,氮化鎵元件將逐步取代橫向擴散金氧半導體(LDMOS),,成為5G 基地臺主流技術。且在手機功率放大器(PA) 方面,,因GaN 材料具備高頻優(yōu)勢,,未來也可望取代砷化鎵制程,成為市場主流,。
現(xiàn)行的氮化鎵功率元件,,以GaN-on-Si(硅基氮化鎵)、GaN-on-SiC(碳化硅基氮化鎵)2 種晶圓為主,,雖然GaN-on-SiC 性能相對較佳,,但價格大幅高于GaN-on-Si,且GaN-on-Si 可利用硅制程固有的規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢,,也成為目前臺廠著眼的目標,。
臺積電目前已小量提供6 吋GaN-on-Si 晶圓代工服務,650 伏特和100 伏特氮化鎵積體電路技術平臺,,預計今年開發(fā)完成,。今年2 月也宣布結盟意法半導體,意法將采用臺積電的氮化鎵制程技術,,生產(chǎn)氮化鎵產(chǎn)品,,加速先進功率氮化鎵解決方案開發(fā)與上市,,攜手搶攻電動車市場商機。
臺積電總裁魏哲家也說,,氮化鎵制程技術目前進展不錯,,符合客戶要求,但目前還是小量生產(chǎn),,預計未來將廣泛,、且大量被使用。
除臺積電外,,晶圓代工廠世界先進在氮化鎵材料上已投資研發(fā)4年多,,與設備材料廠Kyma、及轉投資氮化鎵硅基板廠Qromis攜手合作,,著眼開發(fā)可做到8吋的新基底高功率氮化鎵技術GaN-on-QST,,今年底前將送樣客戶做產(chǎn)品驗證,初期主要瞄準電源相關應用,。
硅晶圓大廠環(huán)球晶近來也積極布局半導體新材料,,氮化鎵材料已小量生產(chǎn),今年將加大投資力道,,應客戶需求擴產(chǎn),,雙方正在商談合作細節(jié)。
磊晶硅晶圓廠嘉晶6吋GaN-on-Si磊晶硅晶圓,,已進入國際IDM廠認證階段,,并爭取新訂單中;同屬漢磊投控集團的晶圓代工廠漢磊科,,已量產(chǎn)6吋GaN on Si晶圓代工,,瞄準車用需求,相關元件第3季可望小量出貨,,效益預期將從明年起發(fā)酵,。
陸系廠商方面,除了有英諾賽科這些做IDM的氮化鎵廠商外,,還有做晶圓代工的海威華芯新以及三安光電這些做晶圓代工的企業(yè),。一場新的競爭正在蓄勢待發(fā)。