隨著低碳化和數(shù)字化進程加速，帶來了萬物互聯(lián)、能源效率、未來出行等多重變革。在這個過程中，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）這兩位半導(dǎo)體界的“流量明星”，以獨特的優(yōu)勢脫穎而出。下面，一起了解以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料。
第三代半導(dǎo)體材料，是以氮化鎵和碳化硅為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，被認為是當今電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力。
第三代半導(dǎo)體材料擁有一系列卓越的特性，具有更寬泛的禁帶寬度、更高的擊穿電場、出色的熱導(dǎo)率、高電子飽和漂移速率及強大的抗輻射能力，是制造高溫、高頻、及抗輻射大功率電子器件的理想選擇，目前第三代半導(dǎo)體材料在多個前沿領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如5G基站建設(shè)、新能源汽車、智能電網(wǎng)以及快充技術(shù)等。
第一代半導(dǎo)體材料，以硅和鍺為代表，屬于間接帶隙半導(dǎo)體，主要用于分立器件和芯片制造。
第二代半導(dǎo)體材料，主要是化合物半導(dǎo)體，如砷化鎵和銻化銦等，它們屬于直接帶隙半導(dǎo)體。這些材料主要用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的優(yōu)良材料，廣泛應(yīng)用在微波通信、光通信、衛(wèi)星通信、光電器件、激光器和衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域。
與第一、二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有諸多優(yōu)點，例如碳化硅是制造高溫、高頻、大功率半導(dǎo)體器件的理想材料，其特點是在高溫下仍然可以保持優(yōu)良的電性能和出色的散熱能力；氮化鎵具有高禁帶寬度、高臨界場強、高熱導(dǎo)率及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特性，被認為是新一代功率和電力器件的理想材料。
目前，我們正處于一個第一、二、三代半導(dǎo)體材料廣泛共存的時代。第二代并沒有完全取代第一代，因為每種材料都有其特定的應(yīng)用領(lǐng)域和局限性。在實際應(yīng)用中，我們常常采用兼容手段，將這三種材料的優(yōu)勢結(jié)合起來，以產(chǎn)出滿足更高要求的產(chǎn)品。第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料憑借廣泛的應(yīng)用潛力和卓越的性能，有望突破前兩代材料的發(fā)展瓶頸，開啟半導(dǎo)體技術(shù)的新篇章。
盡管硅基半導(dǎo)體材料因其成熟技術(shù)和較低成本，目前依然占據(jù)市場的主導(dǎo)地位，但隨著技術(shù)的進步和市場需求的演變，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）這兩種第三代半導(dǎo)體材料正迎來它們的春天。
Yole的預(yù)測顯示，全球SiC功率半導(dǎo)體市場將從2020年的8.88億美元增長到2030年的175.77億美元，年復(fù)合增長率達到34.79%。這也說明，盡管硅材料器件在未來仍將占據(jù)半導(dǎo)體市場的主導(dǎo)地位，預(yù)計市場滲透率超過80%，但第三代半導(dǎo)體材料的市場份額正逐年攀升，預(yù)計將在2024年超過10%。其中，SiC的市場滲透率有望接近10%，而GaN的滲透率將達到3%。
這一趨勢反映了第三代半導(dǎo)體材料在性能上的顯著優(yōu)勢，尤其是在高溫、高頻、大功率的應(yīng)用場景中。隨著技術(shù)的成熟和成本的降低，SiC和GaN器件的滲透率有望進一步提升，它們將在新能源汽車、5G通信、工業(yè)電子等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。因此，雖然硅材料將繼續(xù)在半導(dǎo)體市場中扮演重要角色，但碳化硅和氮化鎵的崛起不容忽視，它們正逐步擴大在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的版圖。
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