高温长期运行出现芯片失效！三星8英寸氮化镓晶圆代工产线量产进程受阻

据TheElec，三星电子位于龙仁市器兴园区的8英寸氮化镓（GaN）半导体晶圆代工产线，在试生产阶段遭遇可靠性瓶颈。

部分芯片在100至200摄氏度高温环境下持续运行约1000小时后出现失效，原定于今年内量产的目标预计将被迫延后。

该产线为专用于GaN代工的8英寸线，设计月产能为1300至1500片晶圆。近期已为多家无晶圆厂客户完成试流片，但在后续可靠性验证中，问题逐步暴露。

此次失效直接影响GaN芯片的核心应用价值——高温稳定性。GaN功率半导体主要面向1200V高压及超过200℃的高温场景，广泛用于电动汽车、工业机器人和AI数据中心供电等领域。若高温长期可靠性无法保证，当前工艺节点下产出的芯片将难以商业化。

三星已启动根因调查，重点聚焦晶圆制造工艺环节。业内分析认为，此前为达成预期器件性能而进行的工艺优化调整，可能是诱发可靠性问题的关键因素。

此外，三星的GaN外延片完全采用自研工艺，使用进口MOCVD设备在硅晶圆上生长氮化镓功能层。若外延层晶体质量或界面结构未充分优化，在高温高压长期工作条件下，内部缺陷将被放大，最终导致失效。

另有知情人士透露，三星此前为将器件阈值电压压低至2~3伏的目标区间，过度追求接近2伏的行业基准，却忽视了参数优化对器件长期寿命的潜在影响。阈值电压过低会使器件对微小电流产生误响应，显著增加运行出错概率。

该产线的建设进程此前已历经多次调整。2023年三星重组LED业务、成立化合物半导体解决方案（CSS）部门时，最初计划2025年建成专用GaN产线，后因功率半导体市场需求不及预期，将量产节点推迟至2026年底。业内判断，本次可靠性问题大概率会使时间表再延后数月。

在GaN代工领域，三星已明显落后于竞争对手。英飞凌、意法半导体、德州仪器、英诺赛科等厂商已商业出货GaN芯片一至两年，部分无晶圆厂客户已在评估格芯、力积电、X-FAB等替代代工伙伴。

针对上述情况，三星电子相关负责人回应称，项目仍处于预生产阶段，正在攻克大规模量产前的常规开发挑战。“这属于试产阶段正常的问题排查流程，现阶段就判定相关现象为产品缺陷还为时尚早。”