近期，全球領(lǐng)先的氮化鎵（GaN）功率芯片企業(yè)納微半導(dǎo)體（Navitas Semiconductor）提交的一份合作文件，在全球化合物半導(dǎo)體行業(yè)掀起軒然大波。文件披露，其長(zhǎng)期核心合作伙伴 —— 全球晶圓代工巨頭臺(tái)積電（TSMC）計(jì)劃于 2027 年 7 月正式終止氮化鎵晶圓生產(chǎn)業(yè)務(wù)。與此同時(shí)，納微半導(dǎo)體宣布與力積電達(dá)成合作，共同推進(jìn)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的 8 英寸硅基氮化鎵技術(shù)量產(chǎn)。這一系列動(dòng)態(tài)，預(yù)示著全球氮化鎵代工格局或?qū)⒂瓉?lái)重塑。

01臺(tái)積電的氮化鎵征程

在氮化鎵技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的浪潮中，臺(tái)積電并非簡(jiǎn)單的追隨者，而是憑借深厚的CMOS 制造經(jīng)驗(yàn)與前瞻視野，成為硅基氮化鎵（GaN-on-Si）技術(shù)路線產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵推動(dòng)者。

臺(tái)積電的氮化鎵布局可追溯至2011 年。當(dāng)時(shí)，氮化鎵功率器件尚處于商業(yè)化前夜，臺(tái)積電基于對(duì)未來(lái)能源效率升級(jí)與高頻通信需求爆發(fā)的預(yù)判，率先啟動(dòng)技術(shù)研發(fā)。歷經(jīng)四年攻堅(jiān)，2015 年成功實(shí)現(xiàn) GaN-on-Si 工藝量產(chǎn)，一舉構(gòu)建起覆蓋多電壓等級(jí)的完善技術(shù)平臺(tái)：

650V 高壓平臺(tái)：聚焦電源適配器、電機(jī)控制器、光伏逆變器等對(duì)能效要求苛刻的領(lǐng)域；

100V 中壓平臺(tái)：瞄準(zhǔn)服務(wù)器電源、筆記本供電系統(tǒng)及 WiFi 基站射頻功放（RF-PA）市場(chǎng)；

40V 低壓平臺(tái)：應(yīng)用于 WiFi 與基站的射頻開關(guān)（RF-switch）場(chǎng)景。

量產(chǎn)首年（2015-2016 年），臺(tái)積電便吸引 15 家以上早期客戶，完成 50 余款新產(chǎn)品流片，為業(yè)務(wù)擴(kuò)張奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2017 年，與納微半導(dǎo)體等企業(yè)的合作成為重要轉(zhuǎn)折點(diǎn) —— 臺(tái)積電代工的 Navitas GanFast 功率 IC 大規(guī)模出貨，率先在消費(fèi)電子快充領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)顛覆性突破。至 2023 年，臺(tái)積電已占據(jù)全球氮化鎵晶圓代工 40% 的市場(chǎng)份額，與德國(guó) X-Fab（33%）、中國(guó)臺(tái)灣漢磊（Episil，16%）形成 “一超兩強(qiáng)” 的格局。

值得注意的是，臺(tái)積電從起步階段就將可靠性作為核心競(jìng)爭(zhēng)力。其氮化鎵產(chǎn)品早期即通過(guò)嚴(yán)苛的JEDEC 認(rèn)證乃至 MIL-STD 軍用標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了在高溫、高壓、高濕度等極端環(huán)境下的穩(wěn)定性能，為切入工業(yè)與通信等高端市場(chǎng)鋪平道路。

02臺(tái)積電 “急流勇退”

值得關(guān)注的是，此前納微半導(dǎo)體的氮化鎵業(yè)務(wù)交由臺(tái)積電生產(chǎn)。而臺(tái)積電在近期被傳出將退出氮化鎵市場(chǎng)，竹科的晶圓廠相關(guān)產(chǎn)線將停止生產(chǎn)。就在7月3日，臺(tái)積電發(fā)表聲明表示，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期業(yè)務(wù)的完整評(píng)估后，公司決定在未來(lái)兩年內(nèi)逐步退出氮化鎵（GaN）業(yè)務(wù)。“我們正與客戶密切合作，確保順利過(guò)渡，并在此期間繼續(xù)致力于滿足他們的需求。”

在這之前，臺(tái)積電曾對(duì)氮化鎵業(yè)務(wù)展示了積極的布局與進(jìn)展。2024年初的年報(bào)顯示，公司第二代650V/100V E-HEMT技術(shù)已完成可靠性驗(yàn)證，計(jì)劃于2025年投產(chǎn)；同時(shí)，臺(tái)積電也在積極推進(jìn)8英寸氮化鎵-on-硅（GaN-on-Si）技術(shù)的開發(fā)工作，預(yù)計(jì)該技術(shù)將于2026年開始投產(chǎn)。

臺(tái)積電的退場(chǎng)顯得頗為急不可耐。猜測(cè)原因有以下三點(diǎn)：

1、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)重構(gòu)：高利潤(rùn)領(lǐng)域的虹吸效應(yīng)

臺(tái)積電氮化鎵代工業(yè)務(wù)的投片量相對(duì)較小，其當(dāng)前6 英寸晶圓月產(chǎn)能僅 3000-4000 片，便頭部客戶如納微半導(dǎo)體占據(jù)大部分產(chǎn)能，對(duì)整體營(yíng)收的貢獻(xiàn)仍微乎其微。相較之下，AI 芯片領(lǐng)域的先進(jìn)制程與封裝業(yè)務(wù)展現(xiàn)出更強(qiáng)的利潤(rùn)吸引力。

從當(dāng)下的最新布局來(lái)看，臺(tái)積電正在進(jìn)行戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)移，剝離相對(duì)低利潤(rùn)的GaN代工業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)向高性能計(jì)算，或者AI芯片等需求更高的領(lǐng)域。摩根士丹利數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)積電 CoWoS 先進(jìn)封裝產(chǎn)能將從 2025 年底的 70k 提升至 2026 年的 90-95k，增幅達(dá) 33%。其中，英偉達(dá) Blackwell 架構(gòu) GPU 攬下七成 CoWoS-L 產(chǎn)能，Rubin 芯片也保持增量。受益于 AI 需求爆發(fā)，臺(tái)積電先進(jìn)封裝營(yíng)收占比預(yù)計(jì)從 2024 年的 8% 提升至 2025 年的 10% 以上。戰(zhàn)略重心向高回報(bào)領(lǐng)域傾斜，成為必然選擇。

2. 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)惡化：價(jià)格戰(zhàn)擠壓利潤(rùn)空間

盡管氮化鎵市場(chǎng)規(guī)模快速擴(kuò)張，但盈利能力未能達(dá)到臺(tái)積電的內(nèi)部預(yù)期。特別是近年來(lái)，以中國(guó)IDM 廠商英諾賽科（Innoscience）為代表的新勢(shì)力，憑借自有 8 英寸晶圓制造能力形成成本優(yōu)勢(shì)，在全球消費(fèi)電子市場(chǎng)發(fā)起激烈價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。這一變化，極有可能導(dǎo)致行業(yè)逐漸陷入 “增收不增利” 的紅海格局。

3. 原料供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)：鎵管制加劇成本不確定性

2023年7月3日，中國(guó)商務(wù)部、海關(guān)總署發(fā)布公告，決定對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制，自當(dāng)年8月1日起正式實(shí)施。2024年12月3日，商務(wù)部又發(fā)布公告，原則上不予許可鎵、鍺、銻、超硬材料相關(guān)兩用物項(xiàng)對(duì)美國(guó)出口。這些管制措施主要是為了維護(hù)國(guó)家安全和利益、履行防擴(kuò)散等國(guó)際義務(wù)。

盡管今年氮化鎵市場(chǎng)經(jīng)歷了一些變動(dòng)，例如專注于碳化硅和氮化鎵等第三代半導(dǎo)體的Wolfspeed 宣布進(jìn)行破產(chǎn)重組，又如臺(tái)積電決定退出氮化鎵業(yè)務(wù)，氮化鎵依然被視為未來(lái)的重要新興技術(shù)之一。

03后臺(tái)積電時(shí)代

在臺(tái)積電離場(chǎng)之后，接下來(lái)有誰(shuí)能接手呢？

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，臺(tái)積電的硅基氮化鎵技術(shù)與力積電工藝具有高度兼容性，這為納微半導(dǎo)體等客戶轉(zhuǎn)單提供了低成本過(guò)渡的可能。根據(jù)合作計(jì)劃，納微將啟用力積電苗栗竹南科學(xué)園區(qū)8B 廠的 8 英寸產(chǎn)線，依托 180nm CMOS 工藝實(shí)現(xiàn) GaN-on-Si 生產(chǎn)。此舉有望在性能、功耗效率、集成度及成本控制上形成綜合優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品覆蓋 100V~650V 電壓等級(jí)，精準(zhǔn)對(duì)接 48V 基礎(chǔ)設(shè)施（超大規(guī)模 AI 數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車）的需求。

按照時(shí)間表，首批產(chǎn)品認(rèn)證預(yù)計(jì)2025 年第四季度完成，100V 系列 2026 年上半年投產(chǎn)，650V 產(chǎn)品將在 12-24 個(gè)月內(nèi)完成從臺(tái)積電到力積電的轉(zhuǎn)產(chǎn)。

目前主流GaN晶圓制程以GaN-on-Si（氮化鎵外延層生長(zhǎng)在硅襯底）為主，主要集中在6英寸和8英寸產(chǎn)線上。以臺(tái)積電為例，其以150毫米（6英寸）硅襯底工藝為核心，服務(wù)包括Navitas、意法半導(dǎo)體與GaN Systems等企業(yè)，提供高壓GaN晶圓制造代工。但由于整體GaN市場(chǎng)體量相較CMOS遠(yuǎn)小，加之定價(jià)難以形成規(guī)模溢價(jià)，臺(tái)積電的GaN業(yè)務(wù)始終維持在較低投片規(guī)模。

如今，臺(tái)積電決定于2027年前逐步退出GaN晶圓代工業(yè)務(wù)。而與此同時(shí)，英飛凌則在大力推進(jìn)300毫米GaN晶圓IDM自建產(chǎn)線，力圖在效率與成本上獲得先發(fā)優(yōu)勢(shì)。 兩位主要的玩家選擇不同，邏輯也不同。

隨著GaN半導(dǎo)體需求的持續(xù)增長(zhǎng)，英飛凌正抓住這一趨勢(shì)，鞏固其作為GaN市場(chǎng)領(lǐng)先垂直整合制造商（IDM，以下同）的地位。近日，英飛凌宣布其在 300mm晶圓上的可擴(kuò)展GaN生產(chǎn)已步入正軌。隨著首批樣品將于2025年第四季度向客戶提供，英飛凌有望擴(kuò)大客戶群體，并進(jìn)一步鞏固其作為領(lǐng)先氮化鎵巨頭的地位。

英飛凌的生產(chǎn)策略主要以IDM 模式為主，即擁有從設(shè)計(jì)到制造和銷售最終產(chǎn)品的整個(gè)半導(dǎo)體生產(chǎn)流程。公司的內(nèi)部生產(chǎn)策略是市場(chǎng)上的一個(gè)關(guān)鍵差異化因素，具有多重優(yōu)勢(shì)，如能提供更高質(zhì)量的產(chǎn)品、更快的產(chǎn)品上市時(shí)間以及出色的設(shè)計(jì)和開發(fā)靈活性。英飛凌致力于為氮化鎵客戶提供支持，并可擴(kuò)大產(chǎn)能以滿足他們對(duì)可靠的GaN電源解決方案的需求。

憑借其技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，英飛凌已成為首家在現(xiàn)有大批量生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)成功開發(fā)出300mm GaN功率晶圓技術(shù)的半導(dǎo)體制造商。與現(xiàn)有的 200mm晶圓相比，300mm晶圓上的芯片生產(chǎn)在技術(shù)上更加先進(jìn)，效率也顯著提高，因?yàn)楦蟮木A直徑可使芯片生產(chǎn)效率提高 2.3 倍。這些增強(qiáng)的能力，加上英飛凌強(qiáng)大的GaN專家團(tuán)隊(duì)，以及業(yè)界最廣泛的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合，恰好可以滿足基于GaN的功率半導(dǎo)體在工業(yè)、汽車、消費(fèi)、計(jì)算和通信等領(lǐng)域快速普及，包括AI系統(tǒng)電源、太陽(yáng)能逆變器、充電器和適配器以及電機(jī)控制系統(tǒng)等。

值得思考的是，在氮化鎵代工市場(chǎng)利潤(rùn)偏低、規(guī)模有限的背景下，F(xiàn)abless（無(wú)晶圓廠）模式的生存空間正面臨考驗(yàn)。而英飛凌憑借 IDM 模式結(jié)合大尺寸晶圓的技術(shù)與成本效率，或許將引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入新的競(jìng)爭(zhēng)維度。

盡管Wolfspeed 破產(chǎn)重組、臺(tái)積電退場(chǎng)等事件引發(fā)短期震蕩，但氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體的核心技術(shù)，其在高效能源轉(zhuǎn)換、高頻通信等領(lǐng)域的不可替代性，仍使其被公認(rèn)為未來(lái)十年最具潛力的新興技術(shù)之一。這場(chǎng)由臺(tái)積電退場(chǎng)引發(fā)的行業(yè)洗牌，或?qū)⒓铀俚壆a(chǎn)業(yè)從 “技術(shù)突破” 向 “規(guī)模落地” 的轉(zhuǎn)型進(jìn)程。