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來源：內容由公眾號半導體行業觀察（ID:icbank）原創，作者：蔣思瑩，謝謝！ ... 近日，意法半導體宣布與臺積電攜手合作，加快氮化鎵（GaN）工藝技術的開發以及氮化鎵分立和集成器件的供貨。通過此次合作，意法半導體創新的戰略性氮化鎵產品將採用臺積電的氮化鎵製造工藝。 我們都知道意法半導體也有自己的氮化鎵生產線，但根據意法半導體近期推出的消息來看，他們似乎正在向代工廠靠攏。這是否在暗示著，氮化鎵代工將會成為代工廠之間新的競爭點。 GaN器件需求升溫 自去年以來，市場中關於氮化鎵的消息也越來越多，先是三星、華為接連投資與氮化鎵相關的企業，後又有小米氮化鎵充電器的出現，這些消息都助推氮化鎵產業鏈的發展。根據天風證券的統計顯示，目前，GaN功率器件的市場份額在各應用領域占比比較平衡，其中，電源供給方面的器件增長最快，預計到2022年會占有一半以上份額。2019-2022年整個市場的複合增長率高達91%。自前不久小米推出氮化鎵充電器後，氮化鎵市場的競爭也拉開了帷幕。 ... 具體來看，這些致力於氮化鎵發展的企業，可分為IDM企業和Fabless企業。目前，氮化鎵器件的供應商主要以國外企業為主。這些企業多以IDM模式為主，主要的代表有Cree、意法半導體、英飛凌、安森美、羅姆、東芝等。國內方面，致力於氮化鎵的IDM企業包括了士蘭微、蘇州能訊、華微電子、英諾賽科等企業。 在新材料面前，也一部分老牌大廠也逐漸將部分製造、封測環節外包，轉向Fab-Lite（輕晶圓廠）模式。這些IDM企業有這樣的變化，也許是因為他們相關氮化鎵的生產線還有待完善，而此時氮化鎵產品已經開始出現在市場當中。為了搶占市場先機，或許是他們與代工廠合作的推動力之一。基於此，或許是氮化鎵技術比較成熟、並已經有合作企業有意向下單，但其生產線還不完善的企業，更有可能會選擇與代工廠進行合作。而對於自身產能就能滿足訂單要求的廠商，或將暫時不需要與代工廠進行合作。但根據之前老牌企業的一貫方式——IDM為主，代工廠為輔的模式來看，老牌IDM企業更有可能推動代工廠的氮化鎵代工業務。 其中，意法半導體就曾在2018年9月展示了其在功率氮化鎵方面的研發進展，並宣布他們將建設一條完全合格的生產線，包括矽基氮化鎵異質外延，該條生產線將於2020年在法國的前端晶圓廠進行投產。 同時，在他們2019年Q4的財報會議中，意法半導體也曾表示，他們在2020年投資約15億美元，以支持意法半導體的戰略計劃和收入增長，從而實現120億美元的中期收入目標。在這其中就包括大約4億美元的戰略計劃投資，將用於意法半導體新的300毫米晶圓廠。據悉，這將支持他們在氮化鎵電力技術的研發和射頻器件氮化鎵生產的提高，（除此以外，這4億美元的投資還能支持他們在BCD、IGBT和其他電力技術方面的增長，以及對碳化矽的投資）。 2014年英飛凌收購美國國際整流器公司（IR)，擴充產品組合（SiC和GaN的強強聯合）。此舉不僅擴大了他們在美國的影響力，也強化在亞洲市場上的地位。2016年英飛凌收購Wolfspeed，獲得矽基氮化鎵射頻器件，在諸如5G和新能源汽車等高新技術領域具有領先技術。英飛凌於2018年底開始量產CoolGaN 400V和600V增強型HEMT，但英飛凌擁有比較完善的氮化鎵生產線。 ... （英飛凌CoolGaN製造的價值鏈） 對於這些IDM廠商來說，他們之前的生產線是以矽為基礎的，從矽轉變到矽基氮化鎵的生產上來，這兩者在技術上存在著一定的共通性，在氮化鎵前景一片大好的情況下，IDM企業也轉移到了氮化鎵的發展當中。但他們仍然還要面臨著巨大的開支以及技術積累，所以，也為代工廠發展氮化鎵業務帶來了機會。 除了IDM廠商能夠帶給代工廠訂單外，還有存在著一些非常強勁的Fabless企業，也在代工廠發展氮化鎵代工業務中也起到了非常大的推動作用。這些Fabless包括Dialog、GaN Systems、Navitas等企業，他們往往會選擇富士通半導體、臺積電、X-Fab 等代工廠達成合作協議。舉例來說，小米的氮化鎵充電器就採用了Navitas的產品，Navitas作為一家Fabless企業，他們的氮化鎵產品則由代工廠進行生產。 此外，成立於2008年的GaN Systems，也是專注於設計、研發和銷售氮化鎵功率開關半導體器件的企業，其關鍵技術是Island技術。他們很早以前就與臺積電進行了合作，據相關報導顯示，2015年GaN Systems就曾宣布增加在臺積電投產之產品，並希望透過提升十倍的投產量，來因應全球消費者與企業對氮化鎵需求暴增的情形。與臺積電在氮化鎵上有合作的，還有Dialog，Dialog所推出的650V矽基氮化鎵電源IC產品，DA8801也是由臺積電代工的。 而類似於Dialog、GaN Systems、Navitas這樣的氮化鎵Fabless企業並不在少數，他們的存在對於代工廠來說，無疑是一塊巨大的蛋糕。 在IDM和Fabless企業的共同驅動下，在未來一段時間內，氮化鎵代工或許會成為一個新的競速點。 代工廠踴躍進場 氮化鎵半導體器件主要可分為GaN-on-Si（矽基氮化鎵）、GaN-on-SiC（碳化矽基氮化鎵），GaN-on-sapphire（藍寶石基氮化鎵）等幾種種晶圓。其中，GaN-on- sapphire主要應用在LED市場，但也有一些廠商也在嘗試在半導體領域使用GaN-on- sapphire，例如PI，PI的氮化鎵技術源於其對LED的積累，所以，當半導體產業颳起氮化鎵熱潮時，PI選擇了用GaN-on- sapphire來打入市場，OPPO在其去年的氮化鎵充電器中選用了PI的方案。在GaN-on-Si、GaN-on-SiC之間，由於矽基氮化鎵性價比較高，也使得矽基氮化鎵成為了目前半導體市場主流，但也有些市場人士認為，GaN-on-SiC在未來還大有可為，所以各個代工廠也選擇了不同的路線。 從上文中，我們不難發現，很多氮化鎵廠商已經開始與臺積電進行了合作，而臺積電所進行的氮化鎵代工業務也多是目前主流的GaN-on-Si。而一直將臺積電視為其競爭對手的三星，近年來也在氮化鎵領域上進行了投資。據韓媒《KoreaBusiness》報導指出，為了填補本身在晶圓代工上的劣勢，三星已經開始培育韓國國內半導體產業的新創公司，並且聯合韓國政府開始投資韓國國內在半導體材料及設備上的新創公司。其中就包括三星投資部門的80億韓元投資的IVworks，據悉，IVworks韓國第一家開發8英寸GaN-on-Si外延片和4英寸GaN-on-SiC外延片的晶圓代工廠。 在GaN-on-Si方面，世界先進也可提供GaN-on-Si的代工業務。據去年相關報導顯示，世界先進在氮化鎵材料上已進行了4年的投資，但是，由於氮化鎵屬於新材料，其效能、可靠度等，均需要長時間驗證，當時其氮化鎵晶圓量產時間仍無法確定，量產時間最大變量在於材料開發的難度，預計2020年公司對氮化鎵產品將進行小量樣品送樣。 X-Fab可提供GaN的基礎代工業務。X-Fab的總部設在德國愛爾福特，主要代工生產模擬和混合信號集成電路，以及高壓應用的GaN和SiC解決方案。2017年，X-Fab曾與Exagan合作在200mm晶圓上製造GaN-on-Si。 而穩懋則主打GaN-on-SiC領域瞄準5G基站。另外，環宇也擁有4吋GaN-on-SiC高功率PA 產能，且其6吋GaN-on-SiC 晶圓代工產能已通過認證。嘉晶電子6吋 GaN-on-Si晶圓，也已進入國際IDM廠認證階段，並爭取新訂單中，目前其晶圓主要是4吋和6吋，未來他們也可望向8吋推進。 在歐美氮化鎵代工方面，則有UMS公司和OMMIC公司。其中，UMS是法國一家半導體公司，主要針對射頻器件流片提供氮化鎵和砷化鎵的代工服務。UMS代工的產品主要面向國防，航天等市場，其工藝已經獲得歐洲航天部的認證。另外，OMMIC此前也專注於太空市場，主要致力於矽基氮化鎵技術，2019年OMMIC推出了一種新的100納米柵極長度的矽基氮化鎵工藝，用於射頻功率和低噪聲，其目標是5G基站和汽車應用，同事，公司也宣布計劃OMMIC最終會將產量提高到每年200多萬片，以解決量產市場的需求。 大陸方面的新興代工廠中，三安集成和海威華芯具有量產GaN功率器件的能力。其中，三安集成是LED晶片製造公司三安光電下屬子公司，主營氮化鎵和砷化鎵技術相關業務，是一家專門從事化合物半導體製造的代工廠。此外，海威華芯是國內首家提供6吋砷化鎵/氮化鎵微波集成電（GaAs/GaN MMIC）的純晶圓代工服務的製造企業，產品主要面向5G、雷達 、新能源、物聯網等高端晶片市場。據悉，公司的氮化鎵已成功突破6吋氮化鎵晶圓鍵合技術。在產能方面，目前，海威華芯氮化鎵規劃產能600片/月。 除了半導體器件以外，在更早一段時間中，氮化鎵材料被LED產業所廣泛使用。因此，也有一些代工廠選擇了與LED企業進行合作，共同發展氮化鎵晶圓代工業務。以環宇為例，去年12月，環宇公司董事會決議與LED 製造大廠晶品光電（常州），共同合資成立常州新晶宇光電。據悉，環宇將出資人民幣 1.1 億元認繳常州新晶宇全額註冊資本額，依據合資經營合約內容，新晶宇將建置 6 吋晶圓廠，並以環宇製程技術為基礎，開發化合物半導體無線射頻6吋晶圓代工以及光電6吋晶圓代工等業務。 氮化鎵市場為代工廠帶來了新的發展機會，但是，在該領域中，這些代工廠還要面對一些新的挑戰者，即IDM企業的氮化鎵生產線。在上文中，我們曾提到過，一些公司還會選擇與擁有生產線的IDM企業進行合作。舉個例子來說，Transphorm就曾與安森美進行合作共同開發及共同推廣基於氮化鎵的產品和電源系統方案，他們的產品就是在安森美半導體的製造廠進行聯合封裝、組裝及測試。 結語 從目前來看，氮化鎵充電器將會成為消費電子領域的標配，同時，5G市場的爆發也將成為氮化鎵器件發展的後續動力。下游市場的火爆，也讓更多的設計廠商投入到了氮化鎵的競爭當中，而他們的參與，也會推動代工廠在氮化鎵領域進行發展。而在這當中，或許又會有新的黑馬脫穎而出。

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