[Peace & Chips]三星关注的下一代功率半导体

by Kim Pyeonghwa

Published 03 Jul.2023 09:35(KST)

Updated 03 Jul.2023 13:39(KST)

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三星电子2025年量产下一代功率半导体
氮化镓与硅材料工艺兼容性高
TSMC、UMC、DB Hitek等晶圆代工竞争加剧

编者按被称为现代产业“粮食”的半导体，是我们每天都会听到的词，但真要开口解释时却往往张口结舌。《Peace&Chips》将用最浅显易懂的方式，帮您理解复杂的半导体概念和整个产业的脉络。您只需“端好勺子”即可。

三星电子近日公开了代工（半导体委托生产）新业务计划。公司在美国硅谷举办“Samsung Foundry 2023”活动时，首次宣布将启动 8 英寸氮化镓（GaN）功率半导体代工服务。

功率半导体主要用于智能手机、家电等各类电子设备中，对电力进行转换、分配和控制。由于能向设备提供适宜的电力，因此可以减少不必要的电力消耗，从而节省用电并延长设备电池续航时间。在电动车、通信以及新能源领域，功率半导体的应用前景尤为突出。

相比传统的硅（Si）材料，人们更加期待使用碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物材料制造的功率半导体发挥更大作用。所谓化合物，是指与硅这种单一元素不同，由两种及以上元素结合而成的物质。采用化合物材料，可以在高温、高电压和高频环境下最大化发挥功率半导体的性能。

尤其是 GaN，是由镓（Ga）和氮（N）结合而成的化合物，具有耐高温的特性。同时，它在信号转换和处理速度方面表现出色，在提升节能效果方面也具有很大优势。与硅材料相比，GaN 更容易实现器件小型化，这也是一大优点。由于与既有硅工艺的兼容性较高，相比 SiC，企业在技术切入上也更为容易。

不过，目前相关技术尚未完全成熟，采用化合物材料的功率半导体生产仅能在 6 英寸（150㎜）、8 英寸（200㎜）晶圆上进行。晶圆尺寸越大，可生产的半导体芯片就越多，电路集成度也越高。以硅材料半导体为例，目前主要在 12 英寸（300㎜）晶圆上生产。

在代工领域，行业龙头台湾台积电（TSMC）已经在量产采用 GaN 材料的功率半导体。台湾联华电子（UMC）、美国 GlobalFoundries 以及韩国 DB HiTek 等企业也都在推进相关业务，或处于技术研发阶段。由于这一领域有望成为下一代“粮食”，不少企业都虎视眈眈，积极布局。

三星电子计划自 2025 年起正式进军 8 英寸 GaN 功率半导体代工业务。不仅面向消费类产品，还将面向数据中心和车载（汽车电子）等多种应用领域，承接客户订单并启动量产。

半导体业界认为，今后若要提升 GaN 功率半导体业务的竞争力，在技术开发的同时，人才储备也是一大课题。尤其是对化合物材料而言，生产环节被认为比设计更为困难，因此迫切需要能够熟练处理这类苛刻材料的专业工程师。市场竞争越激烈，围绕人才的争夺就会越白热化。

市场调研机构 Yole Development 预测，GaN 功率半导体市场规模将从 2021 年的 1.26 亿美元增长到 2027 年的 20 亿美元，年均增幅达 59%。在这样一个快速扩张的市场中，值得持续关注相关企业将陆续推出的各类业务动向。

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。