寬禁帶半導(dǎo)體零件(WBS)是自第一代元素半導(dǎo)體材料(Si)和第二代化合物半導(dǎo)體材料(GaAs、GaP、InP 等)之后發(fā)展起來的第三代半導(dǎo)體材料，禁帶寬度大于 2eV，這類材料主要包括 SiC(碳化硅)、C-BN(立方氮化硼)、GaN(氮化鎵、)AlN(氮化鋁)、ZnSe(硒化鋅)以及金剛石等。

 

      碳化硅 SiC、氮化鎵 GaN、硅 Si 以及砷化鎵 GaAs 的一些參數(shù)：

 

      寬禁帶半導(dǎo)體零件加工材料(第一代~第三代)的重要參數(shù)對比，SiC 和 GaN 的禁帶寬度遠(yuǎn)大于 Si 和 GaAs，相應(yīng)的本征載流子濃度小于 Si 和 GaAs，寬禁帶半導(dǎo)體的最高工作溫度要高于第一、第二代半導(dǎo)體材料。擊穿場強和飽和熱導(dǎo)率也遠(yuǎn)大于 Si 和 GaAs。

 

      1. 第三代寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用

 

      在前沿研究領(lǐng)域，寬禁帶半導(dǎo)體還處于實驗室研發(fā)階段。根據(jù)第三代半導(dǎo)體的發(fā)展情況，其主要應(yīng)用為半導(dǎo)體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他 4 個領(lǐng)域，每個領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)成熟度各不相同。

      2. 半導(dǎo)體照明

 

      藍(lán)光 LED 在用襯底材料來劃分技術(shù)路線。GaN 基半導(dǎo)體，襯底材料的選擇就只剩下藍(lán)寶石((Al2O3)、SiC、Si、GaN 以及 AlN。后兩者產(chǎn)業(yè)化為時尚遠(yuǎn)，我們討論下前三者?？偟膩碚f，三種材料各有千秋。

 

      藍(lán)寶石應(yīng)用最廣，成本較低，不過導(dǎo)電性差、熱導(dǎo)率低;單晶硅襯底尺寸最大、成本最低，但先天巨大的晶格失配與熱失配;碳化硅性能優(yōu)越，但襯底本身的制備技術(shù)拉后腿。

 

      根據(jù) IHS 最新研究情報顯示，在 2015 年全球 96.3%的 LED 生產(chǎn)均采用藍(lán)寶石襯底，預(yù)計到 2020 年該數(shù)據(jù)將會上升到 96.7%。2015 年主要得益于價格下跌，藍(lán)寶石應(yīng)用市場才得以提振。

 

      3. 功率器件

 

      許多公司開始研發(fā) SiCMOSFET，包括科銳(Cree)旗下 Wolfspeed(被 Infineon 收購)、羅姆、意法半導(dǎo)體、三菱和通用電氣。與此相反，進(jìn)入 GaN 市場中的玩家較少，起步較晚。

 

      SiC 功率半導(dǎo)體零件市場(包括二極管和晶體管)規(guī)模約為 2 億美元，到明年，其市場規(guī)模預(yù)計將超過 5.5 億美元，這期間的復(fù)合年均增長率預(yù)計將達(dá) 19%。毫無懸念，消耗大量二極管的功率因素校正(PFC)電源市場，仍將是 SiC 功率半導(dǎo)體最主要的應(yīng)用。