寬禁帶半導(dǎo)體新時(shí)代的來(lái)臨

　　第三代半導(dǎo)體中SiC(碳化硅)單晶和GaN(氮化鎵)單晶脫穎而出，最有發(fā)展前景。第三代半導(dǎo)體主要包括SiC單晶、GaN單晶、ZnO單晶和金剛石，其中又以SiC和GaN為最核心的材料。SiC擁有更高的熱導(dǎo)率和更成熟的技術(shù)，而GaN直接躍遷、高電子遷移率和飽和電子速率、成本更低的優(yōu)點(diǎn)則使其擁有更快的研發(fā)速度。兩者的不同優(yōu)勢(shì)決定了應(yīng)用范圍上的差異，在光電領(lǐng)域，GaN占絕對(duì)的主導(dǎo)地位，而在其他功率器件領(lǐng)域，SiC適用于1200V以上的高溫大電力領(lǐng)域，GaN則更適用900V以下的高頻小電力領(lǐng)域。目前來(lái)看，未來(lái)2-3年內(nèi)，兩者仍然難分高下。

　　寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V，未來(lái)有望全面取代傳統(tǒng)半導(dǎo)體。(1)耐高溫使得寬禁帶半導(dǎo)體可以適用于工作溫度在650℃以上的軍用武器系統(tǒng)和航空航天設(shè)備中;(2)大功率在降低自身功耗的同時(shí)提高系統(tǒng)其它部件的能效，可節(jié)能20%-90%;(3)高頻特性可以極大的提高雷達(dá)效率，在維持覆蓋的前提下減少通信基站的數(shù)量，更可以實(shí)現(xiàn)更高速IC芯片的制造;(4)寬禁帶使得高亮度白光LED照明成為可能，同時(shí)可降低電力損耗47%;(5)抗輻射可以減少設(shè)備受到的干擾，延長(zhǎng)航空航天設(shè)備的使用壽命的同時(shí)極大的降低重量。

　　晶圓制造工藝成熟度加快，新型功率器件研發(fā)加速，市場(chǎng)拐點(diǎn)或?qū)⒊霈F(xiàn)在2015年，市場(chǎng)規(guī)模將加速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)晶圓制造工藝在未來(lái)2~3年會(huì)有大幅改進(jìn)，產(chǎn)量的增加將使得成本快速下降，2015年SiC器件價(jià)格有望下降到2012年的一半左右，GaN器件的價(jià)格也可能進(jìn)一步下降，IMS預(yù)計(jì)2015年SiC和GaN功率器件市場(chǎng)規(guī)模有望接近5億美元，2020年將達(dá)到20億美元，相比2012年提高20倍。其中，增長(zhǎng)最快的應(yīng)用市場(chǎng)可能是UPS與電動(dòng)汽車，工業(yè)驅(qū)動(dòng)器、PV逆變器次之。

　　同美國(guó)等國(guó)家相比，我國(guó)寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)亟待突破。目前國(guó)內(nèi)擁有SiC晶圓生產(chǎn)能力的公司有天富熱電、山東天岳和瀚天天成;擁有GaN外延片生產(chǎn)能力的有方大集團(tuán)和以三安光電、華燦光電為代表的LED芯片制造商。此外，株洲南車時(shí)代電氣擬建設(shè)4英寸碳化硅晶圓項(xiàng)目。一旦市場(chǎng)認(rèn)識(shí)到寬禁帶半導(dǎo)體的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，這些公司在技術(shù)上的先發(fā)優(yōu)勢(shì)將使其在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中獲得有利地位。