〈台積搶車用商機〉功率半導體需求增溫 台廠紛搶進佈局氮化鎵晶圓代工領域

隨著 5G、電動車等新應用興起,對功率半導體需求增溫。(圖:AFP)
隨著 5G、電動車等新應用興起,對功率半導體需求增溫。(圖:AFP)

晶圓代工龍頭台積電 (2330-TW) 今 (20) 日宣布,將與意法半導體攜手合作,加速市場採用氮化鎵 (GaN) 產品,進一步推進在氮化鎵領域的佈局,劍指電動車市場商機;近來隨著 5G、電動車等新應用興起,對功率半導體需求增溫,氮化鎵儼然成台廠下一個競逐的代工龍頭戰場。

目前全球絕大多數半導體元件,都是以矽作為基礎功能材料的矽基半導體,不過,在高電壓功率元件應用上,矽基元件因導通電阻過大,往往造成電能大量損耗,且在高頻工作環境下,矽元件的切換頻率相對較低,性能不如寬能隙化合物半導體材料。

氮化鎵是一種寬能隙半導體材料,相較於傳統矽基半導體,能提供顯著優勢來支援功率應用,包括在更高功率獲取更大節能效益,使寄生功耗大幅降低;除挾著高頻、高壓等優勢,氮化鎵材料散熱性也較佳、元件體積較小。

據台積電指出,相較矽基元件,氮化鎵元件切換速度增快達 10 倍,且可在更高的最高溫度下運作,材料本質特性強大,讓氮化鎵廣泛適用於具備 100 伏與 650 伏兩種電壓範疇持續成長的汽車、 工業、電信、及特定消費性電子應用產品。

現行的 GaN 功率元件,以 GaN-on-Si(矽基氮化鎵)、GaN-on-SiC(碳化矽基氮化鎵)2 種晶圓為主。台廠方面,台積電、漢磊投控 (3707-TW) 旗下晶圓代工廠漢磊科已提供 6 吋 GaN-on-Si 晶圓代工服務。

三五族半導體晶圓代工廠穩懋 (3105-TW) 則是提供 6 吋 GaN-on-SiC 晶圓代工,環宇 - KY(4991-TW) 也擁有 4 吋 GaN-on-SiC 晶圓代工,6 吋 GaN-on-SiC 代工產能已通過認證。

晶圓代工廠世界先進 (5347-TW) 也在 GaN 材料上投資超過 4 年時間,與設備材料廠 Kyma、及轉投資 GaN 矽基板廠 Qromis 攜手合作,著眼開發可做到 8 吋的新基底高功率氮化鎵技術 GaN-on-QST,今年可望有小量樣品送樣,初期主要瞄準電源領域應用。


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