宽禁带半导体新时代的来临

2013-08-29 11:37:03来源: 中国电力电子产业网

    第三代半导体SiC(碳化硅)单晶和GaN(氮化镓)单晶脱颖而出,最有发展前景。第三代半导体主要包括SiC单晶、GaN单晶、ZnO单晶和金刚石,其中又以SiC和GaN为最核心的材料。SiC拥有更高的热导率和更成熟的技术,而GaN直接跃迁、高电子迁移率和饱和电子速率、成本更低的优点则使其拥有更快的研发速度。两者的不同优势决定了应用范围上的差异,在光电领域,GaN占绝对的主导地位,而在其他功率器件领域,SiC适用于1200V以上的高温大电力领域,GaN则更适用900V以下的高频小电力领域。目前来看,未来2-3年内,两者仍然难分高下。

    宽禁带半导体应用领域宽广,未来有望全面取代传统半导体。(1)耐高温使得宽禁带半导体可以适用于工作温度在650℃以上的军用武器系统和航空航天设备中;(2)大功率在降低自身功耗的同时提高系统其它部件的能效,可节能20%-90%;(3)高频特性可以极大的提高雷达效率,在维持覆盖的前提下减少通信基站的数量,更可以实现更高速IC芯片的制造;(4)宽禁带使得高亮度白光LED照明成为可能,同时可降低电力损耗47%;(5)抗辐射可以减少设备受到的干扰,延长航空航天设备的使用寿命的同时极大的降低重量。

    晶圆制造工艺成熟度加快,新型功率器件研发加速,市场拐点或将出现在2015年,市场规模将加速增长。预计晶圆制造工艺在未来2~3年会有大幅改进,产量的增加将使得成本快速下降,2015年SiC器件价格有望下降到2012年的一半左右,GaN器件的价格也可能进一步下降,IMS预计2015年SiC和GaN功率器件市场规模有望接近5亿美元,2020年将达到20亿美元,相比2012年提高20倍。其中,增长最快的应用市场可能是UPS与电动汽车,工业驱动器、PV逆变器次之。

    同美国等国家相比,我国宽禁带半导体技术亟待突破。目前国内拥有SiC晶圆生产能力的公司有天富热电、山东天岳和瀚天天成;拥有GaN外延片生产能力的有方大集团和以三安光电、华灿光电为代表的LED芯片制造商。此外,株洲南车时代电气拟建设4英寸碳化硅晶圆项目。一旦市场认识到宽禁带半导体的强大优势,这些公司在技术上的先发优势将使其在产业竞争中获得有利地位。

关键字:第三代半导体  宽禁带  氮化镓  SiC

编辑:冯超 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2013/0829/article_9363.html
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