第（dì）三（sān）代半導體（tǐ）零件和應（yīng）用解析

      寬禁帶半導體零件(WBS)是自第一代元素半導體材料(Si)和第二代（dài）化合物半導體材料(GaAs、GaP、InP 等)之後發展起來（lái）的第三（sān）代半導體（tǐ）材料，禁帶寬度大於 2eV，這類材料主要包括 SiC(碳化矽)、C-BN(立方（fāng）氮（dàn）化硼)、GaN(氮化镓、)AlN(氮化鋁)、ZnSe(硒化鋅)以（yǐ）及金剛石等。

 

      碳化矽 SiC、氮化镓（jiā） GaN、矽 Si 以及砷化镓 GaAs 的一些參數：

 

      寬禁帶半導體零（líng）件加工材料(第一代~第三代)的重（chóng）要（yào）參數對比，SiC 和 GaN 的禁帶寬度遠大於 Si 和 GaAs，相應的本征載流子濃度（dù）小於（yú） Si 和 GaAs，寬禁帶半導體的最（zuì）高工作溫度要高於第一、第二代半導（dǎo）體材（cái）料。擊穿場強和飽和熱導率（lǜ）也遠大於 Si 和 GaAs。

 

      1. 第三代寬禁帶半導體應用

 

      在（zài）前沿研究領（lǐng）域，寬禁帶半導體還處於實驗室研發階段。根據第三代半導體的發展（zhǎn）情況，其主要應用（yòng）為半導體照明、電力（lì）電子器件、激光器和探測器、以及其他 4 個領域，每個領域產業成熟度各不相同。

      2. 半導體照明（míng）

 

      藍光 LED 在用襯底材料（liào）來劃（huá）分技術路線。GaN 基半導體，襯底材料的選擇就隻剩下藍寶石((Al2O3)、SiC、Si、GaN 以（yǐ）及 AlN。後兩者產業化為時尚遠（yuǎn），我們（men）討論下前（qián）三者。總的來說，三種材（cái）料各有千（qiān）秋。

 

      藍寶石應用（yòng）最廣（guǎng），成本較低，不過導電性差、熱導率低;單晶矽襯底尺寸最大、成（chéng）本最（zuì）低，但（dàn）先（xiān）天巨大的晶格失（shī）配與熱失配;碳化矽性能（néng）優（yōu）越（yuè），但襯底本身的製（zhì）備技術拉後腿。

 

      根據 IHS 最（zuì）新研究情報顯（xiǎn）示，在 2015 年全球 96.3%的（de） LED 生產均采用藍寶石襯底，預計（jì）到 2020 年該數據將會上升到 96.7%。2015 年主要得益於價格（gé）下（xià）跌，藍寶（bǎo）石（shí）應（yīng）用市場才得以提振（zhèn）。

 

      3. 功率器件

 

      許多公司開始研發 SiCMOSFET，包括科銳(Cree)旗（qí）下 Wolfspeed(被 Infineon 收購)、羅姆、意法半導體、三菱和通用電氣。與此相反，進入 GaN 市場中（zhōng）的玩（wán）家較（jiào）少（shǎo），起步較晚。

 

      SiC 功率半（bàn）導體（tǐ）零件（jiàn）市場(包括二（èr）極管和晶體管)規模約為 2 億美元，到明年，其市場規模預計將超過 5.5 億美元（yuán），這期間的複合年均增長率（lǜ）預計（jì）將達 19%。毫無懸念，消耗（hào）大量二極管的（de）功率因素校正(PFC)電源市（shì）場（chǎng），仍將是 SiC 功率半導（dǎo）體最主要（yào）的應用。