台积电看GaN未来十年有更多应用,商机聚焦五领域
发布时间:2021-09-20
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近日,台积电研发*处长段孝勤在SEMICON 台湾在线论坛提到,台积电在化合物半导体领域专注在氮化镓(GaN)相关开发,历经长期的发展氮化镓已逐渐开始被市场接受,预期未来十年将有延展更多应用 (addressable applications)。


他指出,台积电观察氮化镓商机会在五个领域包含快充、数据中心、太阳能电力转换器、48V DC/DC以及电动车 OBC/转换器,对于相关应用蓝图并有对应制程设计。


段孝勤提到,台积电过去20年在功率提升上投入,人们希望使用装置的耗能越少越好,台积电也已在BCD电源管理技术上投入,功率组件自然也是重要关键,目前行动装置所需BCD制程已到0.13第三代,并正在开发90/55/40/22 BCD,车用部分已有0.18第二代BCD与0.13BCD并正开发*SOI可达100 V的55 BCD 制程。NVM在电源管理应用上,已推出MRAM对应28/22nm制程等。


段孝勤也展示台积电应对MOSFET的动态与静态制程特性,协助客户开发在功耗瓦数上降低与让产品最终成功。至于台积电观察有别碳化硅(SiC)应用材料特性,更关注在氮化镓(GaN)的商机,看好GaN充电特性更快了、更轻薄以及更有效率,效率大于过往三倍,同时在数据中心设计上也是如此。


就新材料开发上,他提到,GaN on Si的挑战主要是表面的不平整程度考验。台积电已开发GaN-on-Silicon技术应对功率与RF组件需求,磊晶代工厂也已发展出6吋 GaN-on-Silicon晶圆生产等。


第三代半导体商机引爆


SEMI日前发布预测显示,由于第三代半导体需求快速成长,估计今年相关设备投资创新高。SEMI功率暨第三代半导体委员会主席、稳懋策略长李宗鸿提及,台湾地区拥有半导体产业完整体系,从磊晶、设计、晶圆代工至封测,完整密集的体系将是台湾布局第三代半导体的利基。


不过,运用新材料带来组件设计及制造上的挑战,业界形容,第三代半导体在材料布局不是砸钱就能弯道超车,材料端目前仍是欧美与日本大厂天下,制造方面则是台湾地区半导体大厂较具优势。


业界分析,第三代半导体制造生产仍是大厂天下,比如晶圆代工龙头台积电和客户合作开发多年,2017年就和指标厂纳微(Navitas)合作,累计至今年5月3日GaNFast氮化镓功率芯片出货量超过2,000万片,且因需求增加正持续扩大生产,过去在6吋厂投片,今年在8吋厂也启动生产增加产能。


台积电去年也和意法半导体宣布合作,加速市场采用氮化镓产品,已促成累计超过1 ,300万颗氮化镓芯片出货。


8吋晶圆代工厂世界先进也积极配合客户产品开发与设计定案,相关应用客户群已超过十个,最快年内或明年初开始量产。


其他台厂在第三代半导体布局也各有优势,砷化镓(GaAs)晶圆代工龙头稳懋在第三代半导体的氮化镓领域练兵多年,本身在碳化硅基氮化镓(GaN on SiC)晶圆代工服务量产出货稳定,更因应市场需求成长已拍板南科三年扩产投资。


中美晶集团在相关领域布局也相当完整,除投资砷化镓晶圆代工厂宏捷科合作布局硅基氮化镓,中美晶集团旗下环球晶耕耘全球碳化硅晶圆供应链多年,同时该集团朋程近年也致力降低功率半导体损耗,提高车电系统发电效率,其中电动车相关碳化硅模块在今年第3季开始代工并搭配日厂芯片。


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