相比于第一代和第二代半導(dǎo)體材料，第三代半導(dǎo)體材料具有更高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)、電子飽和速率、熱導(dǎo)率以 及更寬的帶隙，更加適用于高頻、大功率、抗輻射、耐腐蝕的電子器件、光電子器件和發(fā)光器件的制備。氮化鎵 (GaN)作為第三代半導(dǎo)體材料的代表之一，是制作藍(lán)綠激光、射頻微波器件和電力電子器件的理想襯底材料，在 激光顯示、5G 通信、相控陣?yán)走_(dá)、航空航天等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。氫化物氣相外延(Hydride vapor phase  epitaxy, HVPE)方法因生長(zhǎng)設(shè)備簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)條件溫和、生長(zhǎng)速度快，成為目前制備 GaN 晶體的主流方法。由于石 英反應(yīng)器的普遍使用，HVPE 法生長(zhǎng)獲得的非故意摻雜 GaN 不可避免地存在施主型雜質(zhì) Si 和 O，使其表現(xiàn)為 n 型電學(xué)性質(zhì)，載流子濃度高，導(dǎo)電率低，限制了其在高頻大功率器件的應(yīng)用。摻雜是改善半導(dǎo)體材料電學(xué)性能最 普遍的方法，通過(guò)不同摻雜劑的摻雜利用可以獲得不同類型的 GaN 單晶襯底，提高其電化學(xué)特性，滿足市場(chǎng)應(yīng) 用的不同需求。本文介紹了 GaN 半導(dǎo)體晶體材料的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，綜述了近年來(lái)采用 HVPE 法生長(zhǎng)高質(zhì)量 GaN 晶體的主要研究進(jìn)展；對(duì) GaN 的摻雜特性、摻雜劑類型、生長(zhǎng)工藝以及摻雜原子對(duì)電學(xué)性能的影響進(jìn)行了詳細(xì) 介紹。最后簡(jiǎn)述了 HVPE 法生長(zhǎng)摻雜 GaN 單晶面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，展望了 GaN 單晶的未來(lái)發(fā)展前景。

Ⅲ族氮化物作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，在 光電子和微電子等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景，與之 相關(guān)的材料生長(zhǎng)和器件研制受到了研究人員廣泛的 關(guān)注，并取得了長(zhǎng)足的發(fā)展進(jìn)步。相比于第一代和 第二代半導(dǎo)體材料，以碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、 氮化鎵(GaN)和氮化鋁(AlN)為主的第三代半導(dǎo)體材 料具有更高的擊穿電場(chǎng)、電子飽和速率、熱導(dǎo)率以 及更寬的帶隙，更加適用于高頻、大功率、抗輻射、 耐腐蝕的電子器件、光電子器件和發(fā)光器件的研發(fā) 制造。 

相比于間接帶隙半導(dǎo)體 SiC 以及存在 p 型摻雜 困擾的 ZnO，GaN 作為第三代半導(dǎo)體材料的代表屬 于直接帶隙半導(dǎo)體，具有帶隙寬、擊穿電壓高、熱 導(dǎo)率高、介電常數(shù)小等許多優(yōu)良的性能。由于其 優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、機(jī)械性能以及熱穩(wěn)定性，已廣 泛應(yīng)用于藍(lán)綠激光器、射頻微波器件等光電子器件 和電力電子器件中，在激光顯示、5G 通信、相控陣 雷達(dá)以及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，并逐漸 成為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心支撐材料。 

根據(jù)襯底材料的不同，GaN 分為同質(zhì)外延生長(zhǎng) 與異質(zhì)外延生長(zhǎng)。異質(zhì)襯底外延生長(zhǎng) GaN 材料時(shí)， 由于異質(zhì)襯底與新生長(zhǎng)的GaN之間晶格常數(shù)與熱膨 脹系數(shù)失配的存在，異質(zhì)外延會(huì)引起外延層強(qiáng)應(yīng)力 的產(chǎn)生，導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)；此外，異質(zhì)襯底的電學(xué) 性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特性都會(huì)影響外延材料結(jié)晶質(zhì)量(表面形 貌，缺陷密度，內(nèi)應(yīng)力)，與同質(zhì)外延相比所獲晶體 質(zhì)量較差(晶片曲率大，位錯(cuò)密度高)。同質(zhì)外延能夠 彌補(bǔ)異質(zhì)外延的不足，生長(zhǎng)獲得高質(zhì)量的晶體。由于GaN 外延生長(zhǎng)對(duì)襯底質(zhì)量的依賴性強(qiáng)，無(wú)法顯著 提高新生長(zhǎng)晶體的質(zhì)量，需要高質(zhì)量的襯底進(jìn)行彌 補(bǔ)，如何獲得大尺寸、高質(zhì)量的 GaN 單晶仍然是目 前的研究重點(diǎn)。 

相較于氨熱法、助溶劑法等方法，氫化物氣相 外延(HVPE)法設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、生長(zhǎng)速度快，生 長(zhǎng)得到的 GaN 單晶尺寸大、均勻性好，易于控制光 電性能，成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，也是目前應(yīng)用最為 廣泛也最有前景的 GaN 單晶商業(yè)生長(zhǎng)方法。由于 HVPE 石英反應(yīng)器的使用，使得 GaN 外延生長(zhǎng)過(guò)程 中不可避免地?fù)饺肓耸┲餍碗s質(zhì) Si 和 O，而且 GaN 內(nèi)部的部分本征缺陷也是施主型的，使得非故意摻 雜 GaN 呈現(xiàn)出 n 型的電學(xué)性質(zhì)。非故意摻雜 GaN 的本底載流子濃度高，導(dǎo)電率低，波動(dòng)范圍大，限 制了其進(jìn)一步的研發(fā)應(yīng)用。 

為了彌補(bǔ)非故意摻雜 GaN 電學(xué)性質(zhì)的不足，更 好地利用 GaN 優(yōu)異的性質(zhì)，需要對(duì)其進(jìn)行高純度生 長(zhǎng)或摻雜處理。通過(guò)對(duì)其摻雜可以獲得不同電學(xué)特 性的 GaN 材料，提高其電化學(xué)特性，開闊其應(yīng)用領(lǐng) 域。本文系統(tǒng)綜述了 GaN 晶體的 HVPE 生長(zhǎng)與摻 雜的原理與最新研究進(jìn)展，介紹了各種類型摻雜原 子對(duì) GaN 單晶生長(zhǎng)的影響，并對(duì) GaN 晶體 HVPE 生長(zhǎng)與摻雜的發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。 

1 GaN晶體

1.1 GaN 晶體結(jié)構(gòu)與缺陷 

常溫常壓下 GaN 單晶為固態(tài)，具有三種晶體結(jié) 構(gòu)，分別為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)、立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)以及 巖鹽礦結(jié)構(gòu)。在室溫常壓下纖鋅礦結(jié)構(gòu)是熱力學(xué)穩(wěn) 定結(jié)構(gòu)，屬于 P63mc 空間群，是 GaN 單晶最常見的 晶體結(jié)構(gòu)。在纖鋅礦 GaN 結(jié)構(gòu)中，每個(gè)晶胞中存在 六個(gè) Ga 原子和六個(gè) N 原子。在晶胞中每個(gè) Ga 原子 均被距離最近的四個(gè)Ｎ原子包圍，形成配位四面體；同樣的，每個(gè) N 原子也被距離最近的四個(gè) Ga 原子 包圍形成四面體配位，因此纖鋅礦結(jié)構(gòu) GaN 也可以 理解為兩套六方點(diǎn)陣套構(gòu)形成，熱力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(見 圖 1(a))。 

由于六方結(jié)構(gòu)的特殊對(duì)稱性，六方 GaN 晶系可 采用三軸米勒指數(shù)(hkl)進(jìn)行表示，也可采用四軸的 米勒-布拉維指數(shù)(hkil)表示，其中 i=-(h+k)，雖然兩 種表示方式效果相同，但是相比密勒指數(shù)，米勒-布 拉維指數(shù)更普遍直觀，得到廣泛應(yīng)用。

在 GaN 晶體中，由于纖鋅礦結(jié)構(gòu)的非中心對(duì)稱 性，導(dǎo)致不同方向觀察到的GaN晶體顯示不同的面：在 c 軸方向，即[0001]方向所指的面為 Ga 面，[000-1] 方向所指的面是 N 面(性能存在明顯差異，相比于 N 面，Ga 面更加穩(wěn)定)。由于晶體結(jié)構(gòu)的影響，晶體 的 c 軸([0001])方向具有極性。根據(jù)晶面與[0001]方 向所成夾角的不同將 GaN 的晶面分為三類：第一種 是與[0001]基矢垂直的極性面，也被稱為 c 面、基面 或(000m)面；第二種是與[0001]基矢平行的非極性面， 實(shí)際上只存在兩種非極性面，即 m 面{10-10}和 a 面{11-20}；第三種就是與[0001]基矢夾角介于 0°和 90°之間的半極性面(見圖 1(b))）。根據(jù) GaN 樣品 的粉末 X 射線衍射結(jié)果可知，只有有限的晶面真正 包含原子，潛在的半極性面有：{10-10}，{10-12}， {10-13}，{10-14}，{10-15}，{11-22}，{11-24}，{20-21}， {20-23}，{30-32}，{31-30}，{21-32}和{21-33}；目 前以{10-10}，{10-13}，{10-14}，{11-22}，{20-21} 以及{31-30}為代表的半極性面已被發(fā)現(xiàn)并研究。

完美晶體中的原子是嚴(yán)格周期性規(guī)則排列的， 但生長(zhǎng)過(guò)程中缺陷的產(chǎn)生不僅破壞了晶體結(jié)構(gòu)的完 整性，還會(huì)對(duì)晶體的性質(zhì)產(chǎn)生影響。因此研究晶體 中缺陷的產(chǎn)生、相互作用以及對(duì)性能的影響對(duì)于提 升 GaN 晶體的光電性能，提升 GaN 基器件的效率 和穩(wěn)定性具有重要的意義。GaN 晶體生長(zhǎng)過(guò)程中缺 陷的產(chǎn)生是不可避免的，根據(jù)尺度和形貌的不同， 缺陷被分為四種[4]：零維缺陷，即點(diǎn)缺陷，與單個(gè) 原子的位置有關(guān)，如空位(VGa、VN)、間隙原子(Ni、 Gai、間隙雜質(zhì)原子)、替代原子(NGa、GaN、替代雜 質(zhì)原子)，摻雜 GaN 就是通過(guò)晶體中雜質(zhì)原子形成 點(diǎn)缺陷從而影響晶體的光電性質(zhì)。不同的點(diǎn)缺陷作 為施主、受主或等電子雜質(zhì)發(fā)揮作用，GaN 中常見 的施主有 Ga 格點(diǎn)位置上的 Si、Ge 以及 N 格點(diǎn)位置 的 O、S、Se 等；GaN 中常見的受主有 Ga 格點(diǎn)位置 上的 Mg、Ca、Zn 以及 N 格點(diǎn)位置的 Fe、C、Si、 Ge 等。一維缺陷，也稱線缺陷，與某一個(gè)方向有關(guān)， 如位錯(cuò)；二維缺陷，也稱面缺陷，與某個(gè)晶面有關(guān)， 如晶界，晶面，堆垛層錯(cuò)；三維缺陷，也稱體缺陷， 與體積相關(guān)，如空洞，裂紋，凹坑。 

GaN 的禁帶寬度高達(dá) 3.4 eV，決定了 GaN 材料 在近紫外與藍(lán)綠光光電器件等方面具有得天獨(dú)厚的 優(yōu)勢(shì)。高電子遷移率和高飽和電子速率意味著 GaN 可以被應(yīng)用于制作高速電子器件，尤其是二維電子 氣中的高載流子遷移率使得 GaN 基 HEMT 器件得 到廣泛應(yīng)用。而且相對(duì) Si 和 GaAs 等第一、二代半 導(dǎo)體材料而言，GaN 較高的熱導(dǎo)率與擊穿場(chǎng)強(qiáng)使得 GaN 基器件可以在嚴(yán)苛環(huán)境進(jìn)行大功率下工作，應(yīng) 用前景更為廣闊。

1.2 GaN 的 HVPE 生長(zhǎng)方法 

GaN 的結(jié)晶是一個(gè)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的過(guò)程，其 在極高溫下熔化(>2500 ℃)，均勻熔化所需的 N2 壓 力預(yù)計(jì)將高于 6 GPa，因此目前無(wú)法從熔融體中直 接實(shí)現(xiàn) GaN 生長(zhǎng)。目前 GaN 的生長(zhǎng)方法有 HVPE 法、助溶劑法、氨熱法、高壓溶液生長(zhǎng)法(HNPS)以 及化學(xué)氣相沉積(CVD)等方法。相比于氨熱法、助 溶劑法等傳統(tǒng)方法，HVPE 法具有生長(zhǎng)條件溫和、 生長(zhǎng)設(shè)備要求低，生長(zhǎng)速率快(高達(dá)每小時(shí)數(shù)百微米)、 工藝可重復(fù)性高、容易摻雜等優(yōu)點(diǎn)，成為 GaN 商業(yè) 制備應(yīng)用最為廣泛的方法，也被認(rèn)為是最具有潛力 的生長(zhǎng) GaN 晶體的方法。HVPE 法的生長(zhǎng)速度主要取決于反應(yīng)器的幾何形狀、源氣體流量以及生長(zhǎng)溫 度。采用 HVPE 法可以快速生長(zhǎng)出低位錯(cuò)密度的厚膜，其缺點(diǎn)是很難將膜厚進(jìn)行精確控制，反應(yīng)氣體 HCl 對(duì)設(shè)備具有一定的腐蝕性，影響 GaN 材料純度 的進(jìn)一步提高。 

HVPE 是基于氣相的生長(zhǎng)方法。主要機(jī)理為在 低溫區(qū)(~850 ℃)金屬 Ga 與 HCl 反應(yīng)形成的 GaCl 作為 Ga 源與作為 N 源的 NH3通過(guò) N2和 H2的混合 載氣運(yùn)送到高溫區(qū)(~1040 ℃)的襯底表面在壓力低 于 1 個(gè)大氣壓下反應(yīng)生成 GaN，反應(yīng)公式如下所示 (反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖 2 所示)。

HVPE 生長(zhǎng) GaN 具有兩種生長(zhǎng)模式：低溫(Low  temperature, LT)模式和高溫(High temperature, HT) 模式。在這些模式下生長(zhǎng)的薄膜因表面粗糙度、凹 坑的密度和形狀以及生長(zhǎng)應(yīng)力值不同而存在明顯差 別。HT 模式下表面光滑，但生長(zhǎng)應(yīng)力高，容易產(chǎn)生 裂紋。LT 模式下表面粗糙，具有高密度的 V 型凹坑， 但這種薄膜沒(méi)有裂紋。 

目前制備 GaN 器件最常用的襯底為 SiC、藍(lán)寶 石(Al2O3)、AlN 等異質(zhì)襯底材料，但是由于異質(zhì)襯 底與 GaN 之間晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配的存在， 會(huì)對(duì)生長(zhǎng)所得晶體的質(zhì)量、性能產(chǎn)生不可避免的影 響，降低器件的使用壽命和可靠性。同質(zhì)襯底能夠 減少應(yīng)力和開裂，提高其性能。 

生長(zhǎng)工藝對(duì)晶體質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大影響。通過(guò)生 長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)溫度、流量以及 V/Ⅲ的調(diào)整可以有效地 提高 GaN 的晶體質(zhì)量。由于同質(zhì)襯底的缺乏，異 質(zhì)外延仍為 GaN 晶體生長(zhǎng)的主流選擇，解決異質(zhì)外 延過(guò)程中因失配造成應(yīng)力尤為重要。其中最為嚴(yán)重 的影響當(dāng)屬GaN與異質(zhì)襯底間由于晶格失配和熱失 配而造成的開裂，限制了大尺寸單晶的完整獲取， 為了避免開裂，以襯底預(yù)處理為主的輔助技術(shù)應(yīng)運(yùn) 而生。對(duì)襯底進(jìn)行蝕刻預(yù)處理以及緩沖層的 加入也能夠降低生長(zhǎng)所得晶體內(nèi)缺陷(位錯(cuò))的密度， 提高 GaN 的晶體質(zhì)量。多孔襯底是半導(dǎo)體生長(zhǎng)技術(shù) 中實(shí)現(xiàn)低位錯(cuò)密度的簡(jiǎn)單方法，為晶格失配材料的 異質(zhì)外延生長(zhǎng)提供了可靠的應(yīng)用，顯著降低異質(zhì)外 延過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，提高外延層的光學(xué)質(zhì)量。Liu 等在 2021 年通過(guò)將低溫 AlN 緩沖層以及 3D  GaN 中間層結(jié)合的方式，利用激光剝離技術(shù)(Laser  lift-off technique, LLO)成功在藍(lán)寶石襯底上獲得高 晶體質(zhì)量的 2 英寸無(wú)裂紋自支撐 GaN，進(jìn)一步提高 了 GaN 外延薄膜的晶體質(zhì)量。在 LLO 操作中，激 光輻射通過(guò)藍(lán)寶石，被界面處的 GaN 吸收并迅速分 解成金屬 Ga 和 N2，然后產(chǎn)生的 N2 膨脹將界面的兩 側(cè)分離，完成 GaN 的分離。激光掃描速度、激 光強(qiáng)度、環(huán)境壓力條件等操作參數(shù)都會(huì)影響分 離的 GaN 材料的質(zhì)量，需要對(duì)其精確調(diào)整。在激光 發(fā)射后，GaN 薄膜中的壓縮應(yīng)力主要來(lái)自于 GaN 薄 膜與藍(lán)寶石襯底之間的熱失配。由界面 GaN 分解形 成的 N2 的蒸發(fā)壓力和應(yīng)力釋放會(huì)造成開裂，通過(guò) 增加 GaN 厚度減少壓縮應(yīng)力，能夠更容易實(shí)現(xiàn) GaN 的激光剝離。

1.3 HVPE 法生長(zhǎng)

GaN 晶體進(jìn)展 GaN 的晶體生長(zhǎng)進(jìn)展穩(wěn)步推進(jìn)，國(guó)外機(jī)構(gòu)以波 蘭物理研究所，日本的三菱、住友、SCIOCS，美國(guó) 的 Kyma 等公司的研制研發(fā)領(lǐng)先；我國(guó)在 GaN 半導(dǎo) 體材料領(lǐng)域起步較晚，但已有較多相關(guān)基礎(chǔ)研究技 術(shù)儲(chǔ)備，其中蘇州納維、中鎵 2 英寸 GaN 晶體已實(shí) 現(xiàn)量產(chǎn)，山東大學(xué)、中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司第 四十六研究所等單位也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 在功率半導(dǎo)體中，GaN和SiC都是優(yōu)于傳統(tǒng)Si的材料，可實(shí)現(xiàn)更高的速度、更大的節(jié)能、更快的充電，并顯著降低尺寸、重量和成本。

2022年盡管消費(fèi)電子等終端市場(chǎng)需求有所下滑，但受益于新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)、光伏儲(chǔ)能、高壓充電樁、軌道交通、移動(dòng)電源、數(shù)據(jù)中心及通訊基站電源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，SiC/GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)需求相對(duì)強(qiáng)勁。

01 GaN快充起量

以消費(fèi)類電子為例，使用GaN芯片的充電器體積小，充電速度更快。自2021年2月，小米新品發(fā)布會(huì)上推出明星產(chǎn)品65W GaN充電器引發(fā)市場(chǎng)關(guān)注，GaN快充市場(chǎng)規(guī)?？焖偕仙母鞔笙M(fèi)電子品牌到第三方配件廠商，紛紛推出了采用GaN技術(shù)的快充產(chǎn)品。即使是最為謹(jǐn)慎的蘋果，也為最新的筆記本配備了采用GaN技術(shù)的140W快充充電器。當(dāng)前，百瓦級(jí)GaN大功率快充產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入成長(zhǎng)期，進(jìn)一步加速GaN在消費(fèi)應(yīng)用的規(guī)模化擴(kuò)張。就在近日，Navitas宣布其下一代GaNFast™技術(shù)已獲近期發(fā)布的realme GT3（國(guó)內(nèi)為realme GT Neo5）隨機(jī)標(biāo)配的240W超快充充電器采用，全球首款240W滿級(jí)秒充來(lái)了！

02  SiC加速上車

在新能源汽車領(lǐng)域，SiC的需求非常強(qiáng)勁，SiC上車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加快。Infineon最新表示：“SiC能夠顯著提升新能源汽車的續(xù)航里程，或者在相同的續(xù)航里程下，大幅降低電池裝機(jī)量和成本。因此，SiC正在越來(lái)越多地被用于牽引主逆變器、車載充電機(jī)OBC以及高低壓DC-DC轉(zhuǎn)換器中”。Navitas也表示：“SiC具備的高壓、高結(jié)溫特性，使得它在800V主驅(qū)系統(tǒng)中產(chǎn)生的價(jià)值是其他功率器件所不可替代的”。也就是說(shuō)，基于SiC對(duì)主驅(qū)性能、續(xù)航里程提升，以及更大功率系統(tǒng)在高端車型中的應(yīng)用，主機(jī)廠是認(rèn)可并愿意買單的。僅2023年一季度，國(guó)內(nèi)外已宣布或準(zhǔn)備上車SiC的車企超過(guò)20家，包括比亞迪、特斯拉、大眾、奔馳、寶馬、奧迪、現(xiàn)代等。其中，Infineon與現(xiàn)代集團(tuán)簽訂數(shù)億歐元SiC訂單，Infineon SiC器件將被用于現(xiàn)代、起亞和捷尼賽思等汽車的主驅(qū)電控逆變器；Onsemi與寶馬汽車集團(tuán)（BMW）簽署長(zhǎng)期供貨協(xié)議，其750V EliteSiC模塊將上車寶馬的400V電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；邁凱倫表示，其800V逆變器將搭載意法半導(dǎo)體的SiC模塊；路虎攬勝宣布采用Wolfspeed SiC技術(shù)……

03  SiC+GaN引發(fā)關(guān)注

SiC商用比GaN更加成熟，受到產(chǎn)業(yè)和資本更多關(guān)注。GaN憑借其高頻特性，獨(dú)具發(fā)展?jié)摿?。上個(gè)月，作為全球功率半導(dǎo)體大廠的Infineon突然收購(gòu)了GaN初創(chuàng)公司GaN Systems，而全球GaN細(xì)分領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者Navitas早在去年8月份就收購(gòu)了SiC企業(yè)GeneSiC。一時(shí)間，SiC+GaN成為行業(yè)議論熱點(diǎn)，引發(fā)市場(chǎng)更多關(guān)注！是SiC和GaN開始互卷了嗎？還是其中蘊(yùn)含的機(jī)會(huì)更大了呢！

04  Infineon“超預(yù)期”收購(gòu)GaN Systems

Infineon于1999年正式成立，2000年上市，是全球領(lǐng)先的IDM半導(dǎo)體公司之一?？偛课挥诘聡?guó)，業(yè)務(wù)遍及全球，主要為汽車和工業(yè)功率器件、芯片卡和安全應(yīng)用提供半導(dǎo)體和系統(tǒng)解決方案，并且在Si基功率半導(dǎo)體中占據(jù)重要地位。

2023年3月，Infineon以8.3億美元收購(gòu)GaN初創(chuàng)公司GaN Systems，通過(guò)此次收購(gòu)，Infineon將同時(shí)擁有Si、SiC和GaN三種主要的功率半導(dǎo)體技術(shù)。本次收購(gòu)備受業(yè)內(nèi)關(guān)注，因?yàn)閮H有GaN業(yè)務(wù)的GaN Systems幾乎獲得了與GaN細(xì)分領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者Navitas相近的估值！

GaN Systems于2008年在加拿大渥太華成立，是一家專注于GaN功率器件的研發(fā)、設(shè)計(jì)公司。GaN Systems研發(fā)出全功率范圍的GaN功率開關(guān)管，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信電源、工業(yè)電源及交通電源等市場(chǎng)。GaN Systems獨(dú)特的lsland Technology®技術(shù)革命性的提升了產(chǎn)品成本、性能和可量產(chǎn)性，使芯片更小、更高效。

05 Navitas加速橫向并購(gòu)

Navitas成立于2014年，是全球著名的GaN功率IC公司，2021年正式在美國(guó)納斯達(dá)克上市?？偛课挥趷?ài)爾蘭，在中國(guó)的上海、杭州、深圳和美國(guó)的洛杉磯設(shè)有研發(fā)中心。Navitas GaN IC集成了GaN電源和驅(qū)動(dòng)器以及保護(hù)和控制功能，充電速度更快、功率密度更高、節(jié)能效果更強(qiáng)，適用于移動(dòng)、消費(fèi)、企業(yè)、電子移動(dòng)和新能源市場(chǎng)。與ST、Onsemi、Infineon等IDM廠商不同，Navitas作為GaN器件設(shè)計(jì)公司，在完成IC設(shè)計(jì)之后，主要通過(guò)臺(tái)積電等代工企業(yè)代工，并通過(guò)Amkor等封測(cè)廠完成封裝測(cè)試。目前，Navitas與包括X-FAB在內(nèi)的12家以上的伙伴展開了合作，以確保產(chǎn)能和交付能力。

2021年5月，Navitas宣布與Live Oak II達(dá)成合并交易并以10.4億美元的企業(yè)價(jià)值準(zhǔn)備上市。同年10月，Navitas正式登陸納斯達(dá)克，上市當(dāng)日市值超過(guò)16億美元，總?cè)谫Y額超3.2億美元。該筆交易為Navitas的未來(lái)增長(zhǎng)計(jì)劃提供資金支持，也為之后的連續(xù)并購(gòu)奠定基礎(chǔ)。

2022年7月，收購(gòu)先進(jìn)數(shù)字隔離器廠商VDD Tech，其隔離技術(shù)是Navitas不斷增長(zhǎng)的電源和控制集成戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分。

VDD Tech是用于下一代功率轉(zhuǎn)換的先進(jìn)數(shù)字隔離器的創(chuàng)造者，其專有調(diào)制技術(shù)可在兆赫茲以上的開關(guān)速度下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、高效的電源轉(zhuǎn)換，在消費(fèi)類、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、太陽(yáng)能、數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車等大功率市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)尺寸、重量和系統(tǒng)成本的改進(jìn)至關(guān)重要。

2022年8月，2.78億美元收購(gòu)SiC企業(yè)GeneSiC，業(yè)務(wù)線拓展至SiC市場(chǎng)，Navitas GaNFast+GeneSiC雙管齊下，并駕齊驅(qū)。

GeneSiC成立于2004年，在SiC功率器件設(shè)計(jì)和工藝方面擁有深厚專業(yè)知識(shí)，2021年SiC功率器件營(yíng)收全球排名第八，主要提供650V～6500V全系列車規(guī)級(jí)SiC MOS，產(chǎn)品主要由X-Fab代工，已經(jīng)在全球知名電動(dòng)汽車品牌大量出貨。收購(gòu)?fù)瓿?，GeneSiC憑借Navitas在全球的網(wǎng)絡(luò)布局，有助于協(xié)同新客戶，加速擴(kuò)大市場(chǎng)份額。

2023年1月，2000萬(wàn)美元收購(gòu)廣東希荻微電子股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“希荻微”）持有的Si控制IC合資公司的少數(shù)股權(quán)，Navita認(rèn)為合資公司開發(fā)的專用Si控制器產(chǎn)品經(jīng)過(guò)優(yōu)化，能夠與Navita的GaN功率芯片結(jié)合應(yīng)用，在效率、密度、成本及集成度等方面創(chuàng)造新高水準(zhǔn)。

希荻微是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體和集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)之一，主要從事包括電源管理芯片及信號(hào)鏈芯片在內(nèi)的模擬集成電路的研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷售，產(chǎn)品應(yīng)用于消費(fèi)類電子和車載電子領(lǐng)域，現(xiàn)有產(chǎn)品布局覆蓋DC/DC芯片、超級(jí)快充芯片、鋰電池快充芯片、端口保護(hù)和信號(hào)切換芯片、AC/DC芯片等。

2021年底Navitas曾表示：GaN芯片需要慢慢在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域替代Si芯片，節(jié)奏似乎并不緊張。但回顧2022年，Navitas GaN有近100款全新GaN極速充電器在全球知名手機(jī)品牌終端推出，Navitas SiC技術(shù)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用并被集成到超過(guò)50%的美國(guó)路邊充電器中，目前正在研發(fā)或生產(chǎn)SiC車載充電器……Navitas連續(xù)完成3起并購(gòu)交易，在增加SiC業(yè)務(wù)的同時(shí)，掌控先進(jìn)數(shù)字隔離技術(shù)及Si模擬控制器技術(shù)。Navitas首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Gene Sheridan最新表示：2023年將在所有目標(biāo)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，其中包括電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能/儲(chǔ)能、家電/工業(yè)和移動(dòng)/消費(fèi)者市場(chǎng)。

06 國(guó)際SiC/GaN產(chǎn)業(yè)格局或加快成型

國(guó)際上，Onsemi、ST、Rohm等傳統(tǒng)半導(dǎo)體大廠、SiC/GaN巨頭紛紛加快第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體布局和業(yè)務(wù)戰(zhàn)略調(diào)整，通過(guò)投資擴(kuò)產(chǎn)、收購(gòu)、合并等方式不斷擴(kuò)大自身規(guī)模，國(guó)際企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)卡位格局加快成型。盡管當(dāng)前SiC襯底成本仍舊居高不下，還要考慮良率、缺陷、封裝、器件設(shè)計(jì)等方面的多個(gè)要素，GaN技術(shù)和工藝商業(yè)化程度更是偏低，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)卻愈發(fā)明朗。隨著SiC/GaN技術(shù)的不斷成熟和市場(chǎng)需求的不斷增加，這些巨頭的產(chǎn)業(yè)整合優(yōu)勢(shì)將會(huì)愈發(fā)凸顯，規(guī)模勢(shì)必迅速擴(kuò)大，加速占領(lǐng)市場(chǎng)份額，進(jìn)而奠定產(chǎn)業(yè)格局。

附：2023Q1 國(guó)內(nèi)外SiC/GaN相關(guān)并購(gòu)案

（來(lái)源：材料深一度）