台積電與意法半導體合作加速市場採用GaN - 工程師

台積電與意法半導體合作加速市場採用GaN氮化鎵產品

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晶圓代工龍頭台積電(TSMC)及歐洲IDM大廠意法半導體（STMicroelectronics）於2020年2月20日共同宣布，雙方將合作加速氮化鎵（GaN）製程技術的開發，並將分離式與整合式GaN元件導入市場，搶攻電動車新商機。

透過此合作，意法半導體將採用台積電領先的氮化鎵製程技術來生產其創新與策略性的氮化鎵產品。

氮化鎵是一種寬能隙半導體材料，相較於傳統的矽基半導體，氮化鎵能夠提供顯著的優勢來支援功率應用，這些優勢包括在更高功率獲取更大的節能效益，以致功耗大幅降低；氮化鎵技術也容許更多精簡元件的設計以支援更小的尺寸外觀。此外，相較於矽基元件，氮化鎵元件切換速度增快達10倍，同時可以在更高的最高溫度下運作，這些強大的材料本質特性讓氮化鎵廣泛適用於具備100伏與650伏兩種電壓範疇之持續成長的汽車、工業、電信、以及特定消費性電子應用產品。

具體而言，相較於矽技術，功率氮化鎵及氮化鎵積體電路產品，在相同製程上具備更優異的效益，能夠協助意法半導體提供中功率與高功率應用所需的解決方案，包括應用於油電混合車的轉換器與充電器。功率氮化鎵及氮化鎵積體電路技術將協助消費型與商用型汽車朝向電氣化的大趨勢加速前進。

意法半導體預計今年(2020)內，將提供功率氮化鎵分離式元件的首批樣品給其主要客戶，隨後也將提供氮化鎵積體電路產品。

結語

現今出現的兩種半導體材料技術，氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）可能改進電動車電子元件材料的問題。其實，SiC與GaN皆屬於第三代寬能隙WBG材料，各有優缺點。

但在高壓高功率部分GaN則不如SiC。歷經多年發展，傳統矽基半導體的薄膜、曝光、顯影與蝕刻製程步驟，都已成功應用到化合物半導體製造上，加上生產成本降低，GaN有望在中低功率領域替代二極體、IGBT、MOSFET等矽基功率元件。根據Yole Research估計，在900V以內的低壓市場，GaN都有很大的應用潛力。

台廠業者在GaN半導體代工已有一定的實力，有：全新、穩懋、晶電。其中，晶電甚至可以做到從磊晶到晶片一條龍服務，實力有機會與台積電、世界先進並列。

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