前言：當我們談論到硅半導體垂直分工的商業模式時，無疑是非常成功的，臺積電憑借純晶圓代工業務已成為全球第三大半導體廠商。而對于第三代半導體SiC/GaN，目前仍以IDM模式占據主導地位（特別是SiC），但隨著材料技術不斷成熟及市場需求打開，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，但著眼于未來功率半導體龐大市場需求，近來越來越多新玩家加入，包括傳統硅晶圓Foundry臺積電/世界先進等。而在射頻GaN代工領域，此前有GaAs模式深厚積累，故整體發展較快且相對成熟，且越來越多的新興射頻Fabless公司崛起同樣新增了代工需求。

首先來談第三代半導體代工與CMOS代工模式的差異。

CMOS代工：Foundry開發以線寬為基礎的工藝流程，客戶圍繞該基準流程設計芯片。

SiC/GaN代工：Fabless根據自身器件要求開發專有工藝，然后轉移到代工廠生產。沒有相對標準的工藝流程，考驗的是Foundry的特色開發能力、技術經驗及客制化服務等綜合能力。

另外，現階段越來越多的SiC/GaN Foundry陸續向上延伸，涉足外延片代工。

圖：X-FAB 第三代半導體代工模式

SiC代工

對于Si-IGBT/MOSFET等非常成熟的功率分立器件，其主要貨源仍來自IDM廠。而SiC器件工藝成熟度遠遠不及Si基器件，故代工模式發展阻力更大。

目前全球具備規模化量產能力的SiC晶圓代工廠主要有德國X-Fab及臺灣漢磊科等。

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年月產能已達26000片，為20多個客戶同時代工，其中越來越多的份額來自亞洲地區。另外，X-Fab正在通過提供內部外延能力控制工藝鏈的附加部分，交貨時間將大大縮短，這意味著客戶的產品可以更快推向市場。

臺灣漢磊科同樣提供4/6吋SiC代工服務，同時其子公司嘉晶能提供相應的SiC Epi wafer，漢磊科的高良率SiC產品已成為日系客戶的主要供應商。另外，近期漢磊科計劃在竹科投資50億新臺幣（約11.6億人民幣），全力發展化合物半導體技術，包括SiC/GaN外延和器件代工。

中國大陸三安集成現階段代工業務仍著重在4吋SiC工藝上，6吋產線已通過可靠性認證，預計不久會完成轉移。

GaN代工

與硅晶圓類似，目前GaN代工市場同樣以臺廠布局最為積極。

GaN功率方面

目前基本上都是GaN-on-Si產品，傳統硅晶圓Foundry正在向這方面靠攏，包括臺積電、世界先進、聯電子公司聯穎、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。

臺積電在GaN領域早已發展多年，由最基礎堆疊不同材料的外延技術開始研究，其他臺廠均是由歐洲技轉。據觀察，臺積電目前主要提供6吋GaN-on-Si代工服務，擁有150V和650V兩種平臺。在去年結盟意法半導體后，已為其代工相關車用產品，意欲搶攻目前最熱門的新能源汽車市場商機。

而在消費電子用的電源轉換芯片上，外資指出臺積電從2014年開始就幫GaN快充芯片設計公司Navitas代工。Navitas至今已經賣出約1300萬個GaN快充產品，目前每月出貨量達到100萬，良率極高。而由于Navitas在此領域擁有約一半市占率，也證明臺積電早已悄悄靠GaN在賺錢。

另外，蘋果預計將在今年推出自身GaN快充產品，網傳Navitas已成為其核心供應商，因此臺積電近期加速推進GaN設備采購驗證以應對此情況。而若臺積電GaN Epi wafer產能滿載，或將外包給晶電（Epistar）。

世界先進因為擁有大量8吋的設備，也在大力發展GaN-on-Si制造技術，但其著重點仍在于GaN-on-QST（與設備材料廠Kyma及投資的GaN硅基板廠Qromis 通力合作）。世界先進在最近5月法說上透露，其GaN-on-QST技術的客戶驗證成果不錯，已有幾個客戶正在進行產品設計，預期最快Q4可小規模量產，慢則明年Q2。

GaN制程開發同樣是聯電研發計劃中的重點項目之一，主要由其持股81.58%的子公司聯穎負責。聯穎此前提供6吋砷化鎵晶圓代工，目前攜手聯電切入GaN，初期將以6吋晶圓代工服務為主，未來會考慮邁向8吋。

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

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龍頭意法半導體近年來也有意向GaN-on-Si代工業務擴展。

GaN射頻方面

現階段絕大部分產品在SiC襯底上做，其制程工藝壁壘較高，目前具備相應技術的代工廠主要有Wolfspeed、穩懋、宏捷科、GCS、UMS、OMMIC等。Wolfspeed是全球知名的GaN-on-SiC射頻IDM廠，同時也對外提供代工服務；穩懋/宏捷科/GCS則是傳統砷化鎵代工三強；另外是歐洲UMS和OMMIC（原飛利浦Ⅲ-Ⅴ族半導體研發中心，被四川益豐收購）；國內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（環宇通訊）合作生產GaN-on-Si射頻器件，近幾年和意法半導體展開合作，此前欲在意大利和新加坡分別建設射頻PA晶圓廠生產6/8吋產品。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

從產業鏈的角度來看，第三代半導體襯底、外延、器件設計和晶圓制造各環節彼此間存在著密不可分的唇齒關系，因此要做到完全垂直分工的產業鏈，是一項非常艱巨的挑戰。但隨著未來下游應用需求持續往大電壓及大電流推進，Si/SiC/GaN一超兩強三分天下態勢儼然形成，第三代半導體垂直分工模式必然有其廣闊的市場空間，但從長期來看，IDM模式的主導地位并不會改變。（來源：化合物半導體市場）

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