臺積電退出，英飛凌推進(jìn)：GaN晶圓制造的兩條路徑
氮化鎵（GaN）作為第三代半導(dǎo)體材料之一，正加速在電力電子、數(shù)據(jù)中心與新能源汽車等高增長領(lǐng)域滲透。
在這一關(guān)鍵節(jié)點，臺積電決定于2027年前逐步退出GaN晶圓代工業(yè)務(wù)，主因包括產(chǎn)能利用率不足、價格競爭壓力以及長期戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移。
而與此同時，英飛凌則在大力推進(jìn)300毫米GaN晶圓IDM自建產(chǎn)線，力圖在效率與成本上獲得先發(fā)優(yōu)勢。 兩位主要的玩家選擇不同，邏輯也不同。
氮化鎵作為寬禁帶半導(dǎo)體材料，其電子遷移率高、擊穿電壓大、頻率響應(yīng)快，使其在高壓、快開關(guān)應(yīng)用中具備顯著優(yōu)勢，尤其適用于服務(wù)器電源、快充、逆變器、車載OBC與電驅(qū)動模塊等場景。
目前主流GaN晶圓制程以GaN-on-Si（氮化鎵外延層生長在硅襯底）為主，主要集中在6英寸和8英寸產(chǎn)線上。
以臺積電為例，其以150毫米（6英寸）硅襯底工藝為核心，服務(wù)包括Navitas、意法半導(dǎo)體與GaN Systems等企業(yè)，提供高壓GaN晶圓制造代工。
但由于整體GaN市場體量相較CMOS遠(yuǎn)小，加之定價難以形成規(guī)模溢價，臺積電的GaN業(yè)務(wù)始終維持在較低投片規(guī)模。
從技術(shù)角度看
◎ GaN外延生長對溫度控制與缺陷密度要求極高，對設(shè)備及工藝參數(shù)窗口提出挑戰(zhàn)。
◎ 而GaN-on-Si雖然具有成本優(yōu)勢，但由于晶格常數(shù)與熱膨脹系數(shù)不匹配，晶圓應(yīng)力管理成為關(guān)鍵。
◎ 臺積電雖通過沉積技術(shù)與應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了這些問題，但在制程通用化與良率控制上仍難與硅器件相比。
◎ 英飛凌的策略則是自建IDM垂直整合模式，且直接過渡至300毫米晶圓平臺。
在技術(shù)層面，300毫米晶圓帶來的最大優(yōu)勢是單位芯片產(chǎn)出數(shù)的倍增：根據(jù)英飛凌估算，同等條件下每片晶圓可提升約2.7倍的芯片數(shù)量，從而顯著攤薄外延成本和前道工藝費用。
大尺寸晶圓平臺還能進(jìn)一步提升外延設(shè)備的利用率，降低制造成本，并有助于標(biāo)準(zhǔn)化測試流程。這對于未來GaN在車載、工業(yè)逆變器等大批量需求領(lǐng)域的滲透極為關(guān)鍵。
英飛凌的300毫米GaN試產(chǎn)線，目標(biāo)在2025年第四季度開始出樣，初期瞄準(zhǔn)48V AI電源與電動車快充場景。
◎ 臺積電選擇退出GaN業(yè)務(wù)，源于其代工路線在低價格、高工藝波動領(lǐng)域難以實現(xiàn)規(guī)模化盈利。
◎ 而英飛凌采用IDM模式，結(jié)合大尺寸晶圓與高自控能力，試圖以工藝與成本效率打開市場增長空間。
臺積電的逐步退出，觸發(fā)了其主要客戶Navitas的轉(zhuǎn)單行動。Navitas是典型的“fabless GaN”企業(yè)，其產(chǎn)品涵蓋100V至650V系列，廣泛應(yīng)用于快充、電力電子與AI數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。
當(dāng)前，該公司已與力積電達(dá)成合作，將GaN代工業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)至后者的8英寸產(chǎn)線，并基于0.18微米CMOS工藝平臺構(gòu)建GaN-on-Si制造能力。力積電的工藝路徑選擇，反映出第三代半導(dǎo)體在產(chǎn)線兼容性上的工程考量。
GaN器件多采用橫向HEMT結(jié)構(gòu)，對柵極長度與源漏間距要求精密，因此需兼容先進(jìn)光刻與薄膜制程。同時，0.18微米節(jié)點在成本、成熟度與良率之間形成平衡，是當(dāng)前GaN量產(chǎn)的常見選擇。
但GaN外延層生長技術(shù)與CMOS差異顯著，關(guān)鍵挑戰(zhàn)包括低缺陷密度控制、外延層厚度均勻性及應(yīng)力釋放機制。此外，GaN晶圓的測試流程也因高壓特性與擊穿能力需配備專用平臺，這對晶圓廠的工程能力提出較高要求。
臺積電早期通過GaN-on-Si強化了其混合工藝平臺能力，而力積電需要在短期內(nèi)實現(xiàn)同等可靠性和產(chǎn)出規(guī)模，仍面臨驗證壓力。
從供應(yīng)鏈角度看，臺積電的退出也為中國與其他新興GaN廠商提供窗口期。目前已有多家國內(nèi)IDM與代工廠宣布氮化鎵產(chǎn)線達(dá)產(chǎn)，包括華潤微電子、聞泰、華虹宏力等，其在成本、交期與區(qū)域服務(wù)上具備競爭力。
高品質(zhì)外延片的穩(wěn)定供應(yīng)仍是限制因素。GaN外延廠商如美系Veeco、臺系宇晶、歐系A(chǔ)ixtron掌握關(guān)鍵設(shè)備與工藝Know-how，部分核心設(shè)備尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。
未來，封測標(biāo)準(zhǔn)與封裝形式（如DFN、FC）也將影響GaN在系統(tǒng)層的推廣進(jìn)程。
GaN制造路徑的調(diào)整伴隨著設(shè)備、工藝、封裝與外延協(xié)同的系統(tǒng)挑戰(zhàn)。Navitas與力積電的合作對整體工藝遷移能力提出檢驗，也為其他區(qū)域供應(yīng)鏈參與者提供市場重塑機會。
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