高温可靠性失效，三星电子氮化镓量产延期

三星电子新一代氮化镓功率半导体代工项目在试产阶段遭遇技术难题，业界担忧其量产时间或将推迟至今年之后。据悉部分测试芯片在长时间高温工况下出现失效故障。

多位业内消息人士透露，三星已在龙仁器兴厂区建成专属8英寸氮化镓代工产线，月产能约1300至1500片晶圆。该产线近期为多家无晶圆半导体企业代工芯片并开展试产测试，测试过程中，部分芯片在100至200摄氏度环境下持续运行约1000小时后发生停转失效。

氮化镓半导体多用于最高1200伏高压场景，以及200摄氏度以上高温工作环境。凭借高温稳定运行的特性，氮化镓器件在新能源车、工业机器人、数据中心领域的需求持续走高。业内人士表示，此次曝出的可靠性缺陷，或将大幅降低现有工艺生产芯片的实用价值。

据悉三星正在排查该故障的根本诱因，晶圆制造工艺是本次排查的核心方向。消息人士称，三星此前为达到目标器件性能调整了工艺流程，而这次工艺改动极有可能是引发可靠性问题的根源。

氮化镓器件一般基于外延晶圆制造：通过外延生长工艺，在硅衬底晶圆上沉积氮化镓薄膜层。若氮化镓薄膜的品质或晶体结构未完成最优调校，在高温、高压持续工作时，内部缺陷会持续放大。三星自研外延晶圆，采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备完成薄膜生长。

知情人士透露，三星此前研发重心放在满足功率半导体2至3伏的目标阈值电压，却忽略了该调整对器件使用寿命带来的负面影响。氮化镓器件标准阈值电压约2伏；阈值电压过低时，芯片极易对微弱电流产生误响应，大幅提升运行故障概率。

三星在2023年重组LED业务，成立化合物半导体解决方案事业部（CSS），专项攻坚氮化镓半导体业务。该事业部原计划2025年投产专用氮化镓代工产线，但受功率半导体市场行情不及预期影响，投产计划一度延后至2026年末。

如今业内普遍认为，本次可靠性故障会让投产时间再度延后数月。一位不愿具名的三星氮化镓代工客户表示，三星此前长期将存储芯片作为核心业务，入局氮化镓代工赛道本就晚于同行；英飞凌、意法半导体、德州仪器、纳微半导体等企业，氮化镓产品已实现1至2年稳定商用出货。

有消息称，多家无晶圆半导体企业已开始考察其他代工厂备选方案，等待三星解决技术问题，备选厂商包括格芯、力积电、X-FAB。硅基半导体光罩成本高昂，厂商通常仅选择一家代工厂生产；而化合物半导体光罩成本相对低廉，企业同时对接多家代工企业不会造成过高成本负担。

三星电子官方代表回应称，当前项目仍处于量产前研发阶段，正在攻克研发过程中常规的技术难题。该代表表示：“量产前试产调试本就会不断试错、解决各类问题，现阶段还无法判定本次测试异常属于产品固有缺陷。”