台积电在第三代半导体领域的竞争力如何？一个热知识

一个热知识，很火的第三代半导体其实市场很小。可能会有人觉得不可思议，但现实就是如此，台积电董事长刘德音曾直接指出，第三代半导体产值小，无法与硅基半导体相比，是特殊技术。研究机构的数据也能证明这一点， TrendForce预测， GaN市场到2025年成长为8.5亿美元，而SiC则为33.9亿美元。与高达数千亿美元的半导体市场来说，第三代半导体确实只占了那么一丢丢。
但在新能源汽车、5G通信等新兴领域的推动下， “小市场”显然并没有妨碍第三代半导体成为新的兵家战场，尤其对于各大代工厂商。从当前布局来看，台积电、联电、世界先进等各大代工厂都已经加入这场竞争激烈的第三代半导体战役中。

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图源：数位时代
台积电，用钱砸出来的GaN
作为全球晶圆代工的龙头，台积电在第三代半导体领域已布局久矣， 2014年在6英寸晶圆厂制造GaN组件；2015年生产用于低压和高压应用的GaN组件；2017年开始量产GaN-on-Si组件；去年年底有传闻称台积电已具备8英寸量产能力，不过未得证实。
在台积电看来，第三代半导体的竞争优势就在于功率与射频应用，因此相较于碳化硅，台积电更看好氮化镓的快充、轻薄、效率高的特性，更专注于氮化镓的材料与技术开发，并锁定快充、数据中心、太阳能电力转换器、48V直流电源转换器、电动车车载充电器与转换器等5大领域，抢攻商机。
据台媒《财讯》报道，不同于其他台湾企业向欧洲技转，台积电在第三代半导体领域的研发靠的是自己花钱，由最基础堆栈不同材料的磊晶技术开始研究。外界观察，台积电仍是以硅基板的化合物半导体为主，虽然这种技术在通讯上应用有限，但在电动车等应用上相当有竞争力。
其实早在2014年，台积电就已经为爱尔兰氮化镓功率IC设计公司Navitas代工生产。此前Navitas首席运营官/首席技术官兼联合创始人DanKinzer说， “台积电的交付和质量结果不言而喻，每月出货量超过100万个GaNFast电源IC ，总出货量超过1300万个，现场故障为零。”到了2020年，台积电还获得了意法半导体硅基氮化镓代工订单，为其生产车用的化合物半导体芯片。可以说，台积电已经是台湾目前在氮化镓领域表现较为突出的代工业者。
台积电本身也是十分重视对氮化镓技术的研发，从2021年财报可以看出，其硅基氮化镓Gen-1技术平台在2021年得到了进一步增强，以支持客户的各种市场应用，第二代技术则正在开发中，计划2022年完工。
财报透露， 2021年，台积电通过了第一代650V增强型GaN高电子迁移率晶体管（E-HEMT）的改进版本，进入全产能量产，市场已推出超过130款充电器，为此台积电不断扩大产能以满足客户需求。其第二代650V和100V功率E-HEMT经过研发后， FOM（品质因数）提升50% ，将于2022年投产；100V耗尽型GaN高电子迁移率晶体管（D-HEMT）完成器件开发，预计也于2022年投产。除此之外，台积电甚至已经开始第三代650V电源E-HEMT的研发，并预计2025年交付。
当然技术上的成功离不开资本的支撑。第三代半导体所属的特殊制程作为台积电的发展重点，去年台积电将特殊制程在成熟制程的占比拉高到60% ，并由成熟制程升级转换特殊制程支持第三代半导体发展。而今年，台积电预计2022年为400~440亿美元，其中10~20%花在特殊制程，也就是说，大约能有40亿美元~88亿美元用在特殊制程上。