前言：當(dāng)我們談?wù)摰焦璋雽?dǎo)體垂直分工的商業(yè)模式時(shí)，無(wú)疑是非常成功的，臺(tái)積電憑借純晶圓代工業(yè)務(wù)已成為全球第三大半導(dǎo)體廠商。而對(duì)于第三代半導(dǎo)體SiC/GaN，目前仍以IDM模式占據(jù)主導(dǎo)地位（特別是SiC），但隨著材料技術(shù)不斷成熟及市場(chǎng)需求打開(kāi)，垂直分工模式正在逐漸興起。

其中，功率SiC/GaN代工目前仍處于起步階段，但著眼于未來(lái)功率半導(dǎo)體龐大市場(chǎng)需求，近來(lái)越來(lái)越多新玩家加入，包括傳統(tǒng)硅晶圓Foundry臺(tái)積電/世界先進(jìn)等。而在射頻GaN代工領(lǐng)域，此前有GaAs模式深厚積累，故整體發(fā)展較快且相對(duì)成熟，且越來(lái)越多的新興射頻Fabless公司崛起同樣新增了代工需求。

首先來(lái)談第三代半導(dǎo)體代工與CMOS代工模式的差異。

CMOS代工：Foundry開(kāi)發(fā)以線寬為基礎(chǔ)的工藝流程，客戶(hù)圍繞該基準(zhǔn)流程設(shè)計(jì)芯片。

SiC/GaN代工：Fabless根據(jù)自身器件要求開(kāi)發(fā)專(zhuān)有工藝，然后轉(zhuǎn)移到代工廠生產(chǎn)。沒(méi)有相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程，考驗(yàn)的是Foundry的特色開(kāi)發(fā)能力、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)及客制化服務(wù)等綜合能力。

另外，現(xiàn)階段越來(lái)越多的SiC/GaN Foundry陸續(xù)向上延伸，涉足外延片代工。

圖：X-FAB 第三代半導(dǎo)體代工模式

SiC代工

對(duì)于Si-IGBT/MOSFET等非常成熟的功率分立器件，其主要貨源仍來(lái)自IDM廠。而SiC器件工藝成熟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及Si基器件，故代工模式發(fā)展阻力更大。

目前全球具備規(guī)?；慨a(chǎn)能力的SiC晶圓代工廠主要有德國(guó)X-Fab及臺(tái)灣漢磊科等。

X-Fab是全球第一家提供6吋SiC工藝的foundry，其位于德克薩斯州的工廠2020年月產(chǎn)能已達(dá)26000片，為20多個(gè)客戶(hù)同時(shí)代工，其中越來(lái)越多的份額來(lái)自亞洲地區(qū)。另外，X-Fab正在通過(guò)提供內(nèi)部外延能力控制工藝鏈的附加部分，交貨時(shí)間將大大縮短，這意味著客戶(hù)的產(chǎn)品可以更快推向市場(chǎng)。

臺(tái)灣漢磊科同樣提供4/6吋SiC代工服務(wù)，同時(shí)其子公司嘉晶能提供相應(yīng)的SiC Epi wafer，漢磊科的高良率SiC產(chǎn)品已成為日系客戶(hù)的主要供應(yīng)商。另外，近期漢磊科計(jì)劃在竹科投資50億新臺(tái)幣（約11.6億人民幣），全力發(fā)展化合物半導(dǎo)體技術(shù)，包括SiC/GaN外延和器件代工。

中國(guó)大陸三安集成現(xiàn)階段代工業(yè)務(wù)仍著重在4吋SiC工藝上，6吋產(chǎn)線已通過(guò)可靠性認(rèn)證，預(yù)計(jì)不久會(huì)完成轉(zhuǎn)移。

GaN代工

與硅晶圓類(lèi)似，目前GaN代工市場(chǎng)同樣以臺(tái)廠布局最為積極。

GaN功率方面

目前基本上都是GaN-on-Si產(chǎn)品，傳統(tǒng)硅晶圓Foundry正在向這方面靠攏，包括臺(tái)積電、世界先進(jìn)、聯(lián)電子公司聯(lián)穎、富士通等，另外則是特種工藝Foundry，例如TowerJazz、X-Fab、海威華芯、三安集成等。

臺(tái)積電在GaN領(lǐng)域早已發(fā)展多年，由最基礎(chǔ)堆疊不同材料的外延技術(shù)開(kāi)始研究，其他臺(tái)廠均是由歐洲技轉(zhuǎn)。據(jù)觀察，臺(tái)積電目前主要提供6吋GaN-on-Si代工服務(wù)，擁有150V和650V兩種平臺(tái)。在去年結(jié)盟意法半導(dǎo)體后，已為其代工相關(guān)車(chē)用產(chǎn)品，意欲搶攻目前最熱門(mén)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)商機(jī)。

而在消費(fèi)電子用的電源轉(zhuǎn)換芯片上，外資指出臺(tái)積電從2014年開(kāi)始就幫GaN快充芯片設(shè)計(jì)公司Navitas代工。Navitas至今已經(jīng)賣(mài)出約1300萬(wàn)個(gè)GaN快充產(chǎn)品，目前每月出貨量達(dá)到100萬(wàn)，良率極高。而由于Navitas在此領(lǐng)域擁有約一半市占率，也證明臺(tái)積電早已悄悄靠GaN在賺錢(qián)。

另外，蘋(píng)果預(yù)計(jì)將在今年推出自身GaN快充產(chǎn)品，網(wǎng)傳Navitas已成為其核心供應(yīng)商，因此臺(tái)積電近期加速推進(jìn)GaN設(shè)備采購(gòu)驗(yàn)證以應(yīng)對(duì)此情況。而若臺(tái)積電GaN Epi wafer產(chǎn)能滿載，或?qū)⑼獍o晶電（Epistar）。

世界先進(jìn)因?yàn)閾碛写罅?吋的設(shè)備，也在大力發(fā)展GaN-on-Si制造技術(shù)，但其著重點(diǎn)仍在于GaN-on-QST（與設(shè)備材料廠Kyma及投資的GaN硅基板廠Qromis 通力合作）。世界先進(jìn)在最近5月法說(shuō)上透露，其GaN-on-QST技術(shù)的客戶(hù)驗(yàn)證成果不錯(cuò)，已有幾個(gè)客戶(hù)正在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，預(yù)期最快Q4可小規(guī)模量產(chǎn)，慢則明年Q2。

GaN制程開(kāi)發(fā)同樣是聯(lián)電研發(fā)計(jì)劃中的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，主要由其持股81.58%的子公司聯(lián)穎負(fù)責(zé)。聯(lián)穎此前提供6吋砷化鎵晶圓代工，目前攜手聯(lián)電切入GaN，初期將以6吋晶圓代工服務(wù)為主，未來(lái)會(huì)考慮邁向8吋。

另外，由LED芯片大廠晶電的代工事業(yè)部分割出的晶成半導(dǎo)體以及茂矽等臺(tái)廠也均在布局。中國(guó)大陸方面，則有三安集成和海威華芯涉足此業(yè)務(wù)。

而特種工藝Foundry X-Fab和TowerJazz也均能提供GaN-on-Si功率代工，例如X-Fab在2017年就曾與Exagan合作。

另外，全球IDM龍頭意法半導(dǎo)體近年來(lái)也有意向GaN-on-Si代工業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

GaN射頻方面

現(xiàn)階段絕大部分產(chǎn)品在SiC襯底上做，其制程工藝壁壘較高，目前具備相應(yīng)技術(shù)的代工廠主要有Wolfspeed、穩(wěn)懋、宏捷科、GCS、UMS、OMMIC等。Wolfspeed是全球知名的GaN-on-SiC射頻IDM廠，同時(shí)也對(duì)外提供代工服務(wù)；穩(wěn)懋/宏捷科/GCS則是傳統(tǒng)砷化鎵代工三強(qiáng)；另外是歐洲UMS和OMMIC（原飛利浦Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體研發(fā)中心，被四川益豐收購(gòu)）；國(guó)內(nèi)方面主要是海威華芯。

值得注意的是，知名射頻Fabless公司MACOM一直熱衷于GaN-on-Si方案，自2011年便與GCS（環(huán)宇通訊）合作生產(chǎn)GaN-on-Si射頻器件，近幾年和意法半導(dǎo)體展開(kāi)合作，此前欲在意大利和新加坡分別建設(shè)射頻PA晶圓廠生產(chǎn)6/8吋產(chǎn)品。另外，歐洲OMMIC同樣具備GaN-on-Si射頻制造能力，但代工情況不詳。

總結(jié)

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，第三代半導(dǎo)體襯底、外延、器件設(shè)計(jì)和晶圓制造各環(huán)節(jié)彼此間存在著密不可分的唇齒關(guān)系，因此要做到完全垂直分工的產(chǎn)業(yè)鏈，是一項(xiàng)非常艱巨的挑戰(zhàn)。但隨著未來(lái)下游應(yīng)用需求持續(xù)往大電壓及大電流推進(jìn)，Si/SiC/GaN一超兩強(qiáng)三分天下態(tài)勢(shì)儼然形成，第三代半導(dǎo)體垂直分工模式必然有其廣闊的市場(chǎng)空間，但從長(zhǎng)期來(lái)看，IDM模式的主導(dǎo)地位并不會(huì)改變。（來(lái)源：化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)）

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