GaN或成替代SiC选项？ Tesla抛震撼弹 台晶圆代工受惠

受惠Tesla大砍SiC用量，GaN渗透率或有机会加速拉升。李建梁摄

Tesla近日释出下一代电动车的动力系统将大减75%碳化矽（SiC）用量消息，虽未明确说明细节，但已引发全球已投入SiC领域的业者大恐慌。

目前市场解读分歧，然据晶圆代工业者表示，SiC因获Tesla采用而在车用市场加快发展脚步，而今也可能在Tesla另寻成本撙节方案后，让第三类半导体市况有所改变。

其中，氮化镓（GaN）可望受惠替代效应，而台晶圆代工厂台积电、世界先进、联电等早已展开部署，陆续增8寸产能。

第三类半导体SiC与GaN被认为将取代部分第一类和第二类半导体需求，各自应用领域有别。GaN元件具有耐高温、高频操作与高效率，常用于电压900V以下领域，例如5G射频设备、军用雷达，或是LED和快充等中低功率应用。

而拥有高功率特性的SiC，则是用于电压大于1,200V领域，如与电动车相关或是太阳能等高功率应用。

然而，基于成本等多方考量，Tesla计划将大砍SiC用量达75%，此也引发产业链恐慌。

晶圆代工业者表示，电动车（EV）和混合动力车（HEV）确实是SiC的最佳应用市场，Tesla大减用量的真正用意与规划为何不得而知，然而，GaN可取代部分SiC已成为选项作法之一。

目前爱尔兰的纳微半导体（Navitas）、美国Power Integrations （PI）和国内的英诺赛科（Innoscience）已开始为新兴的快充市场生产GaN功率IC，而EV/HEV市场为其下阶段目标。

受惠Tesla大砍SiC用量，GaN渗透率或有机会加速拉升。其中，台晶圆代工厂已布局多时，如台积电在2021年就宣布第一代650伏氮化镓增强型高电子移动率晶体管（E-HEMT）完成验证，进入全产能量产，市场已推出超过130款充电器。

台积电也持续扩充产能以满足客户的需求，第二代650伏和100伏E-HEMT的品质因素（FOM）皆较首代提升50%，于2022年开始生产，100伏空乏型氮化镓高电子移动率晶体管（D-HEMT）也在2022年投入生产，并开始开发第三代650伏增强型高电子移动率晶体管，预计2025年推出。

而最受关注的就是，GaN芯片大厂Navitas及GaN Systems等多家业者皆为台积电的客户，近日英飞凌（Infineon）更宣布以83亿美元收购GaNSystems，显见GaN前景可期，台积电未来在GaN代工领域接动能可望逐步增强。

世界先进先前也宣布8寸0.35微米650V的新基底高电压氮化镓制程（GaN-on-QST），已于客户端完成首批产品系统及可靠性验证，并进入量产，现已与国际IDM与IC设计客户展开合作。

世界先进于2018年以Qromis基板技术（QST）进行8寸QST基板的0.35微米650 V GaN-on-QST制程开发，QST基板相较于以矽（Si）作为基板，具有与GaN磊晶层更匹配的热膨胀系数（CTE），在制程中堆叠氮化镓的同时，也能降低翘曲（warpage）破片，更有利于实现量产。

宜普电源转换公司（EPC）也宣布与世界先进合作，双方订立未来数年8寸氮化镓功率元件的量产合作协议。EPC将采用世界先进8寸，现已开始量产。

而联电除透过转投资的6寸厂联颖光电进军GaN晶圆代工，同时也启动8寸代工计划，另与封测厂颀邦也会展开GaN后段的代工合作。

值得注意的是，2022年中以来半导体供需反转，晶圆代工业者大砍资本支出，众厂8寸、12寸产能利用率皆逐季大跌，预计2023年中才会缓步回升。

然近期市场传出，台积电、世界先进逆势增8寸产能，应材（Applied Materials）等相关设备材料供应链接单动能优于预期，显见2大厂乐观看待8寸长期需求维持高档，尤在GaN助攻下，台积电、联电与世界先进8寸代工表现可期。

责任编辑：陈奭璁