砷化镓布局第三代半导体,机会在哪?

随着5G、卫星等高频应用展开,以及电力电子市场逐步增温,各国无不加大力道投资第三代半导体,三五族、化合物半导体厂布局第三代半导体也进入白热化,到底各家厂商布局进度以及未来机会为何?本篇会有深入探讨。

第三代半导体二大应用市场,三五族聚焦RF

继硅、砷化镓之后的第三代半导体材料,其实早已在军用、大型电力电子建设等领域有其踪迹,今年随着5G高频应用,以及电动汽车等power应用所需的高功率转换需求提升,成为欧、美、日、中国等大国,以及国际IDM大厂争相发展的重点项目。

第三代半导体材料特别适合高频、高压、高温运行环境中展现优异的功率转换效率(power conversion efficiency),可达到省电、减少能耗的表现,两大应用领域为RF(射频)以及Power,其中台厂三五族主要聚焦5G、卫星等高频应用相关的RF。

三五族的第三代半导体发展,大多朝GaN on SiC(碳化硅基氮化镓)以及GaN on Si(硅基氮化镓)两条路线发展,前者应用于基站高频,后者多应用于中低频部分,不过虽有高低频应用差异,但两者都有各自挑战需要克服,前者在于碳化硅基板(SiC)主要掌握在国际少数厂商手上,像是Cree,使得成本居高不下;后者在于化合物材料长在硅基材上面,有晶格不匹配问题需要克服。

稳懋GaN on SiC已稳定出货

化合物芯片代工龙头稳懋,十年前即与客户投入开发第三代半导体,目前应客户需求,GaN on SiC已经有稳定出货表现,应用在5G基站、卫星相关,目前占营收个位数比重,由于基数还低,绝对金额增长幅度大,后续随着5G基站、卫星相关需求持续增长,占比有机会稳定提升。

宏捷科与中美晶集团密切合作,基板成关键

芯片代工第二大厂宏捷科,主要与母集团中美晶旗下硅芯片大厂环球晶合作开发第三代半导体。环球晶SiC基板会同时发展RF与Power两大市场,RF会与宏捷科合作,Power应用会与同集团的车用二极管大厂朋程合作。

由于环球晶以往主攻硅半导体、客户也多为硅半导体客户,若与具备化合物半导体经验与客户群的宏捷科合作,环球晶的SiC基板可以在宏捷科做品质认证,直接了解RF厂商的需求,加速开发进度。另外,环球晶同时也发展GaN on Si,目前也与宏捷科共同开发中,产业人士认为,GaN on SiC客户认证需要时间,GaN on Si也有技术需要时间克服,预计第三代半导体相关业务要到明年下半年才会逐步发酵。

全新国外、台湾合作并进

至于磊晶厂全新,目前GaN on SiC磊晶打入台系国防工业应用客户,并已通过产品认证、小量出货;至于GaN on SiC应用于5G基站部分,目前于两间美系IDM客户认证中,后续进度值得持续留意。

此外,宏捷科原本即是全新客户之一,若中美晶集团第三代半导体材料发展顺利,全新也有望打入供应链。

供应链指出,若环球晶SiC基板顺利通过大厂认证、具备量产实力,将使得基板价格具有竞争力,也将能打破目前国际基板大厂的寡占局面,有助于供应链以及第三代半导体市场的进一步增长。

环宇-KY待6英寸厂规模提升

至于环宇-KY,目前主要服务美国基站客户,走的是GaN on Si产品,目前量还不大,环宇-KY要等待合资的6英寸厂晶成经济规模提升、开始赚钱,后续发展第三代半导体会更为顺利。

IET-KY盼以MBE技术打开市场

目前主攻利基型市场的磊晶厂IET-KY,目前取得美国能源部合约,发展GaN on Si,未来将应用于电力应用组件,同时也与韩国IVWorks合作,共同开发以MBE技术为基础的GaN on Si,后续也值得留意。

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