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紅米手機|厲害了！中國“第三代”半導體，打破西方長期技術壟斷

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在新能源高度發(fā)展的21世紀 ， 以氮化鎵（GaN）、氧化鋅(ZnO)、碳化硅（SiC）和金剛石為代表的第三代半導體材料 ， 已經(jīng)開始嶄露頭角 。

而振奮人心的是 ， 國內(nèi)半導體研發(fā)團隊 ， 近期在第三代半導體高擊穿功率器件領域 ， 一舉打破了海外長期技術壟斷 。 其針對不同領域“自主研發(fā)”的3款氮化鎵電源芯片 ， 已經(jīng)有部分成功完成性能測試和可靠性驗證 。

由于 ， 第三代半導體材料的電子濃度和運動控制更好 ， 具備耐高壓、耐高溫、功率大、導電性能強、工作速度快和損耗低等優(yōu)點 ， 制成的高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件 ， 被廣泛應用到了當前市場火爆的5G基站、新能源汽車、電力電子和快充等新興領域 。

其中 ， 碳化硅和氮化鎵是當前應用量最大、被外界議論最多的第三代半導體材料 。 碳化硅是電力電子、電動汽車、充電樁等新能源發(fā)展的核心制材 ， 而氮化鎵則主要用于LED此類光電子產(chǎn)品和功率放大器等產(chǎn)品研發(fā) 。

氮化鎵禁帶寬度、飽和電子遷移速度都比硅禁大3倍 ， 因此在電動車、消費電子和IDC以及其他工業(yè)等領域有著更加廣泛的用途 。 （禁帶寬度越高優(yōu)勢越大）

禁帶寬度 ， 直接決定著半導體器件的耐壓性能和最高工作溫度 。 理論上講 ， 物質導電必須需要有自由電子或者空穴的存在 。 而自由電子存在的能帶為“導帶” ， 空穴存在的能帶為“價帶” 。 被束縛的電子必須獲得一定能量從價帶躍遷到導帶 ， 才能成為自由電子或者空穴 ， 這個能量的最小值就是“禁帶寬度” 。

長期以來 ， 第三代半導體在5G、新能源汽車、PD 快充、光伏發(fā)電等領域的市場份額接連開創(chuàng)新高 。 其中 ， 新能源汽車領域最為突出 。 就當前來看 ， 大眾、豐田、寶馬等汽車制造商仍會為下一代車型的DC / DC轉換器、車載充電器以及逆變器中的碳化硅（SiC）分立器件或模塊 ， 進行合格鑒定 。

此種背景下 ， 預計新能源汽車中碳化硅（SiC）功率半導體市場 ， 將會以38％的年復合增長率上升 ， 截至2025年有望超過15億美元 。 另據(jù)據(jù)Yole數(shù)據(jù)預測 ， 到2025年氮化鎵（GaN）市場規(guī)模將超過6.8億美元 ， 相比2020年翻了四倍多 。

最后 ， 值得一提的是 ， 由于氮化鎵材料具有擊穿電壓高、最大電流高、噪聲系數(shù)優(yōu)良、振蕩頻率高等優(yōu)勢 ， 還在宇航、軍事和國防等領域有著重要作用 。 由此也可以看到 ， 第三代半導體材料正在搶占下一代信息技術、節(jié)能減排技術及國防安全技術的戰(zhàn)略制高點 ， 是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分 。 中國研發(fā)團隊此次突破 ， 意義重大 。

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