宽禁带半导体新时代的来临

第三代半导体中SiC(碳化硅)单晶和GaN(氮化镓)单晶脱颖而出，最有发展前景。第三代半导体主要包括SiC单晶、GaN单晶、ZnO单晶和金刚石，其中又以SiC和GaN为最核心的材料。SiC拥有更高的热导率和更成熟的技术，而GaN直接跃迁、高电子迁移率和饱和电子速率、成本更低的优点则使其拥有更快的研发速度。两者的不同优势决定了应用范围上的差异，在光电领域，GaN占绝对的主导地位，而在其他功率器件领域，SiC适用于1200V以上的高温大电力领域，GaN则更适用900V以下的高频小电力领域。目前来看，未来2-3年内，两者仍然难分高下。
宽禁带半导体应用领域宽广，未来有望全面取代传统半导体。(1)耐高温使得宽禁带半导体可以适用于工作温度在650℃以上的军用武器系统和航空航天设备中;(2)大功率在降低自身功耗的同时提高系统其它部件的能效，可节能20%-90%;(3)高频特性可以极大的提高雷达效率，在维持覆盖的前提下减少通信基站的数量，更可以实现更高速IC芯片的制造;(4)宽禁带使得高亮度白光LED照明成为可能，同时可降低电力损耗47%;(5)抗辐射可以减少设备受到的干扰，延长航空航天设备的使用寿命的同时极大的降低重量。
晶圆制造工艺成熟度加快，新型功率器件研发加速，市场拐点或将出现在2015年，市场规模将加速增长。预计晶圆制造工艺在未来2~3年会有大幅改进，产量的增加将使得成本快速下降，2015年SiC器件价格有望下降到2012年的一半左右，GaN器件的价格也可能进一步下降，IMS预计2015年SiC和GaN功率器件市场规模有望接近5亿美元，2020年将达到20亿美元，相比2012年提高20倍。其中，增长最快的应用市场可能是UPS与电动汽车，工业驱动器、PV逆变器次之。
同美国等国家相比，我国宽禁带半导体技术亟待突破。目前国内拥有SiC晶圆生产能力的公司有天富热电、山东天岳和瀚天天成;拥有GaN外延片生产能力的有方大集团和以三安光电、华灿光电为代表的LED芯片制造商。此外，株洲南车时代电气拟建设4英寸碳化硅晶圆项目。一旦市场认识到宽禁带半导体的强大优势，这些公司在技术上的先发优势将使其在产业竞争中获得有利地位。