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臺積電佈局五大領域衝刺氮化鎵技術,大客戶納微半導體出貨超過2500萬片

臺積電佈局五大領域衝刺氮化鎵技術,大客戶納微半導體出貨超過2500萬片

第三代半導體產業正處於熱火朝天,臺積電近期是毫不掩飾對該領域的濃厚興趣,並於 9 月 7 日在 SEMICON TAIWAN 線上論壇中公開對氮化鎵(GaN)領域的觀察和佈局。

臺積電研發資深處長段孝勤在論壇中提到,臺積電在化合物半導體領域專注在氮化鎵相關技術開發,看好未來十年將有更多應用會採用氮化鎵技術,其中五大領域:快充、資料中心、太陽能電力轉換器、48V DC/DC,以及電動車OBC/轉換器更是氮化鎵可以大展身手的舞臺。

今年初,業界就傳出臺積電開始增加氮化鎵機臺裝置的採購數量十多臺,估計增加產能上萬片,推測是有重要客戶顯著增加下單量。

臺積電在氮化鎵領域的客戶包括意法半導體(ST)、愛爾蘭納微半導體 Navitas 等。

納微半導體 Navitas 是愛爾蘭新創公司,成立於 2014 年,擁有一支功率半導體技術專家團隊,優勢在整合氮化鎵、驅動、控制器與保護元件並提供軟體,可縮小快充充電器的體積與降低設計成本。

納微半導體 Navitas 共同創辦人兼營運長、技術長 Dan Kinzer 也在今日 SEMICON TAIWAN 線上論壇中提到,

納微半導體截至 8 月,氮化鎵晶片出貨超過 2500 萬片,且零故障回報,已有許多一線品牌大廠和終端產品加速採用。

納微半導體 Navitas 專有的氮化鎵 GaN 工藝設計套件(PDK)是基於臺積電 GaN-on-Si 平臺開發。

氮化鎵 GaN 的最大優勢是執行速度比矽晶片快 100 倍,可實現節能 40% 和提升 3 倍的功率密度。其 GaNFast 功率 IC 是將氮化鎵功率器件與數模混合的控制電路整合在一起,傳出打入小米、OPPO、聯想、戴爾等品牌大廠。

同時,也傳出納微打入蘋果供應鏈,提供基於氮化鎵技術的快充解決方案,並由臺積電代工生產。

納微半導體表示,估計到 2026 年氮化鎵 GaN 潛在市場規模上看逾 130 億美元,較 2020 年 90 億美元大幅成長。其中,氮化鎵GaN IC充電的滲透率將從 2020 年的 0.3%,估計到2026年可達到 15.9%,年複合成長率高達 117%。

段孝勤也在論壇中提到,臺積電一直投入資源在功率相關的製程工藝技術上,朝降低能耗的目標前進,包括進入 5G 通訊,使用在電源管理晶片上的 BCD 工藝。

目前行動裝置的 BCD 工藝技術已經到 0。13 微米,並正在開發 90nm/55nm/40nm/22nm BCD工藝。

車用方面的工藝部分已經發展到 0.18 微米第二代 BCD 和 0.13 微米的 BCD 工藝,同時也在開發最高 SOI 可達 100 V 的 55 BCD工藝。另外,在非易失性儲存器 NVM 在電源管理晶片的應用上,臺積電也有 MRAM 的 28nm/22nm 工藝技術。

臺積電在去年初曾與意法半導體共同宣佈要加速氮化鎵技術的開發,並將分離式與整合式氮化鎵元件匯入市場。

結合臺積電的氮化鎵生產技術,以及意法半導體的產品設計與汽車級驗證能力,可支援工業及汽車功率轉換應用,大幅提升節能效益,並加速汽車電氣化。