搶攻化合物半導體市場 四大陣營整軍備戰

隨著歐盟及美國在政策上加速電動車轉型,加上能源轉換需求及5G通訊等終端應用快速增長,氮化鎵(GaN)及碳化矽(SiC)等寬能隙材料的第三代化合物半導體市場進入成長爆發期,包括台積電、聯電、中美晶、漢民等四大陣營早已布局多年且蓄勢待發,全力搶攻GaN及SiC龐大晶圓代工商機。

台積電早在2015年就已著手布建矽基氮化鎵(GaN on Si)技術及產能,近年已進入量產階段,除了與意法半導體合作生產車用GaN功率元件與IC,包括Navitas及GaN Systems亦在台積電投片生產100V及650V高壓功率元件。台積電今年已投入第二代GaN增強型高電子移動率電晶體(E-HEMT)量產,100V空乏型高電子移動率電晶體(D-HEMT)進入試產,並打進5G基地台模式供應鏈。

台積電目前有將近20台MOCVD有機氣相層機投入GaN量產,明年預計再增加10台設備擴產。而台積電轉投資世界先進近幾年在8吋GaN on Si研發順利進行,今年底將開始試產送樣,進行產品設計客戶超過10家,明年可望進入量產階段,業界傳出已爭取到國際IDM大廠訂單。

聯電將旗下6吋廠作價給轉投資的聯穎光電,投入功率元件及砷化鎵(GaAs)晶圓代工,而聯電目前著手進行GaN on Si技術開發,未來聯穎會是主要生產基地,且未來會考慮提供8吋晶圓代工。相較於其它陣營,聯電重視生產鏈前後段整合,日前與頎邦換股結盟,將生產線延伸到GaN晶圓凸塊及晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)等代工市場。

中美晶集團在GaN及SiC領域著重上下游垂直整合,環球晶6吋SiC磊晶基板年底月產能可達5,000片,6吋GaN on Si磊晶基板已開出每月2,000片產能,難度最高的4吋GaN on SiC磊晶基板已小量出貨,6吋產能將在明年開出。中美晶轉投資宏捷科扮演晶圓代工要角,已投入GaN on Si及GaN on SiC技術開發及產能布建。至於朋程則投入SiC MOSFET功率元件設計,明年下半年可望延伸產品線到電動車應用。

漢民集團旗下漢磊及嘉晶在GaN及SiC布局多年有成,頻藉與國際IDM廠多年合作關係,近年來已陸續完成產能布建並進入量產。漢磊與特定客戶合作開發0.5微米的30V~350V電壓GaN MOSFET及100V以下電壓GaN E-HEMT製程已進入量產,4吋SiC蕭特基二極體及SiC MOSFET進入量產,6吋SiC晶圓代工將在明年開始量產。嘉晶則是國內唯一擁有量產GaN與SiC磊晶基板的供應商。


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