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2025-07-04 11:05
(转自:第三代半导体产业)
英飞凌300mm GaN技术
从8英寸到12英寸:突破规模瓶颈
英飞凌此次12英寸GaN晶圆的开发,是在奥地利Villach功率工厂现有的大批量12英寸硅基制造基础设施上完成的。早在2024年9月,公司已完成了首片12英寸GaN晶圆的制造,并在一条集成试验线上实现了产线验证。英飞凌率先开发全球首项300mm氮化镓功率半导体技术
相较于8英寸(200mm)晶圆,12英寸(300mm)晶圆芯片生产不仅在技术上更先进,也因为晶圆直径的扩大,每片晶圆上的芯片数量增加了2.3倍,效率也显著提高,显著降低单颗成本。
300mm氮化镓(GaN)功率半导体晶圆
英飞凌科技首席执行官Jochen Hanebeck表示:“这项重大成功是英飞凌的创新实力和全球团队努力工作的结果,进一步展现了我们在GaN和功率系统领域创新领导者的地位。这一技术突破将推动行业变革,使我们能够充分挖掘GaN的潜力。在收购GaN Systems近一年后,我们再次展现了在快速增长的GaN市场成为领导者的决心。作为功率系统领域的领导者,英飞凌掌握了全部三种相关材料,即:硅、碳化硅和氮化镓。”
制造难点与技术路径:缓冲层是关键
GaN-on-Si工艺面临的主要技术挑战在于晶格失配和热失配问题。由于GaN与硅的晶格常数差异较大,必须通过沉积厚缓冲层来缓解应力,从而保障外延层的结构完整性和晶圆的平整度。
目前行业内:
6英寸仍为主流生产尺寸;
8英寸仅有包括英诺赛科在内的少数企业实现量产;
12英寸平台则因外延工艺复杂性与高良率难度而更具挑战性。
不过,英飞凌此前已在硅平台上取得超薄功率晶圆(20μm)技术突破,该成果为12英寸GaN平台的后续拓展提供了制造工艺基础与理论支持。
战略愿景:加速成本平价,扩大客户覆盖
英飞凌GaN业务线负责人 Johannes Schoiswohl 表示:
“英飞凌全面扩大的300mm GaN生产规模将帮助我们更快地为客户提供更高价值的产品,同时推动实现Si和GaN同类产品的成本持平。在英飞凌宣布突破300mm GaN晶圆技术近一年后,我们很高兴看到我们的过渡进程进展顺利,并且业界已经认识到英飞凌GaN技术在我们的IDM战略优势下所发挥的重要作用。”
根据英飞凌的路线图,12英寸GaN产品将覆盖100V–650V全电压等级,面向数据中心、电动汽车、5G、工业自动化和消费电子等多个高增长领域。
英飞凌已在其位于奥地利菲拉赫(Villach)的功率半导体晶圆厂中,利用现有300mm硅生产设备的整合试产线,成功地生产出300mm GaN晶圆。英飞凌正通过现有的300mm硅和200mm GaN的成熟产能发挥其优势,同时还将根据市场需求进一步扩大GaN产能。
此外,英飞凌正计划逐步扩大客户群体,并将其12英寸GaN平台与现有的CoolGaN产品线实现互补,加快实现标准化、规模化生产。
行业影响与趋势判断
在当前全球功率半导体产业加速向宽禁带材料转型的背景下,GaN晶圆从6英寸向8英寸、再到12英寸过渡,是必然趋势。其中,12英寸的推进不仅有助于摊薄制造成本,还将提升封装效率、功率密度和热管理性能,满足AI、EV等高功率场景的需求。
不过,考虑到大尺寸GaN外延的高成本、高难度,目前能推进至12英寸量产阶段的企业仍属凤毛麟角。英飞凌凭借其强大的功率器件制造平台与先进的晶圆级工艺能力,或将在未来2–3年内引领12英寸GaN晶圆标准化进程。
市场分析师预测,到2030年,GaN在功率应用领域的收入将以每年36%的速度增长,达到约25亿美元。英飞凌拥有专门的生产能力和强大的产品组合,去年发布了40多款新型GaN产品,这使其成为寻求高质量GaN解决方案客户的首选合作伙伴。
英飞凌此次宣布12英寸GaN平台进入样品准备阶段,是继其CoolGaN产品成功商业化后的又一关键里程碑。这一进展不仅代表其制造平台的横向扩展能力,也意味着GaN器件在高功率、高效率市场的渗透将进一步提速。
随着英飞凌、纳微半导体(Navitas)、英诺赛科、意法半导体等企业相继布局8英寸及以上GaN平台,下一阶段GaN技术的竞争焦点将转向“良率、成本与规模”的综合比拼。
来源:英飞凌官网、半导体要闻、半导体信息等,仅供参考!