第一情报 ---材料工业

第三代半导体材料进展分析

供稿人:卞志昕  供稿时间:2014-9-29   关键字:第三代  半导体材料  SiC  GaN  

进入21世纪以来,随着摩尔定律的失效大限日益临近,寻找半导体硅材料替代品的任务变得非常紧迫。在多种材料中,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)成为第三代半导体材料中最为关注的材料之一。

SiC:SiC早在1842年就被发现了,但直到1955年,才有生长高品质碳化硅的方法出现;到了1987年,商业化生产的SiC进入市场;进入21世纪后,SiC的商业应用才算全面铺开。相对于Si,SiC的优点很多:有10倍的电场强度,高3倍的热导率,宽3倍禁带宽度,高一倍的饱和漂移速度。因为这些特点,用SiC制作的器件可以用于极端的环境条件下。微波及高频和短波长器件是目前已经成熟的应用市场。42GHz频率的SiC MESFET,用在了军用相控阵雷达、通信广播系统中,用SiC做为衬底的高亮度蓝光LED则是全彩色大面积显示屏的关键器件。现在,SiC材料正在大举进入功率半导体领域。一些知名的半导体器件厂商,如ROHM、英飞凌、Cree,飞兆等都在开发自己的SiC功率器件。英飞凌公司推出的第五代SiC肖特基势垒二极管,结合了第三代产品的低容性电荷(Qc)值与第二代产品的正向电压(Vf)水平,使PFC电路达到最高效率水平,击穿电压则达到了650V.飞兆半导体发布了SiC BJT,其实现了1200V的耐压,传到和开关损耗相对于传统的Si器件降低了30~50%,从而能够在相同尺寸的系统中实现高达40%的输出功率提升。ROHM公司则推出了1200V的第二代SiC制MOSFET产品,其实现了SiC-SBD与SiC-MOSFET的一体化封装,比Si-IGBT相比,工作损耗降低了70%,并可达到50kHz以上的开关频率。值得一提的是,IGBT的驱动比较复杂,如果使用SiC基的MOSFET,则能使系统开发的难度大为降低。SiC的市场颇为被看好,根据预测,到2022年,其市场规模将达到40亿美元,年平均复合增长率可达到45%。

GaN:在上世纪90年代以前,因为缺乏合适的单晶沉底材料,而且位错密度比较大,GaN发展缓慢,但进入90年代以后,其发展迅速,年均增长率达30%,已经成为大功率LED的关键性材料。同SiC一样,GaN也开始进军功率器件市场。虽然2012年的GaN市场上,IR和EPC公司是仅有的两家器件供应商,但是到2013年,可能会有多家公司推出GaN产品。如果这些厂家在2014年扩充产能,在2015年推出600V耐压的GaN功率器件,整个市场的发展空间将得到极大地扩充。

GaN的起步较SiC为早,但是SiC的发展势头更快。早期两者因应用领域不同,直接竞争的机会并不多。但随着功率半导体市场向两者打开,面对面地竞争就不可避免。工业、新能源领域已经成为两者主要竞争领域,而在汽车领域,因为价格原因,厂商虽愿意采用传统的Si器件。不过,随着GaN和SiC的快速发展,成本越来越接近Si器件,大规模登陆这个市场的时间应该不远了。


万方数字化期刊中相关文章
第三代平板显示新贵OLED产业解读
作者:杨剑|
刊名:电子与电脑
年:2007
卷:
期:05
摘要:
第三代核电AP1000主冷却剂泵的变频设计方案探讨
作者:马习朋|
刊名:电力设备
年:2007
卷:8
期:12
摘要:介绍了我国将引进的第三代先进压水堆AP1000主冷却剂泵拟选用的变频设计方案和运行方式,分析了采用变频设计后对主冷却剂泵工作和反应堆运行带来的正面和负面影响.通过对主泵设计特性的分析,提出了变频器供电方案下的特殊要求.探讨了主泵变频设计和运行中应当考虑和注意的问题.

注册成为正式用户,登陆后,获得更多阅读功能与服务!
转载本文需经本平台书面授权,并注明出处:上海情报服务平台www.istis.sh.cn
了解更多信息,请联系我们

§ 请为这篇文章打分(5分为最好)