以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体将迎来使用大迸发
日前，阿里巴巴达摩院猜测了2021年科技趋势，其间位列榜首的是以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体将迎来运用大迸发。第三代半导体与前两代有什么不同?为何这两年会成为迸发的节点?第三代半导体之后，什么资料会再领风骚?记者采访了专家。
禁带宽度，是用来区别不同代际半导体的要害参数。
作为第三代半导体，氮化镓和碳化硅的禁带宽度分别为3.39电子伏特和3.26电子伏特，较高的禁带宽度十分合适高压器材运用。氮化镓电子饱满速度高，是硅的2.5倍，是砷化镓的2倍，十分合适做微波器材，比方手机内的射频前端放大器、5G基站以及微波雷达。微波雷达并不限于运用在航天航空和国防范畴，将来在新能源轿车自动驾驶里也有运用潜力，可利用它准确感知障碍物，辅导自动驾驶数据及时调整。
此外，氮化镓还可用做功率开关器材，开关速度越快，电源转化体系就能够做得更小，功耗也能下降。手机充电器里就有功率开关器材，能够把220伏的交流电转化为5伏直流电，然后给手机充电。“现在遭到欢迎的小型快速充电器，就用了氮化镓功率开关器材，未来还有望用于无线充电器。”
不过，氮化镓也有限制，需要在蓝宝石、硅、碳化硅等衬底上异质外延成长。因为资料不同，热膨胀系数和晶格常数不匹配，会构成异质外延资料缺点高。这时候，碳化硅的优势就显现出来了。碳化硅晶体能够在碳化硅衬底上同质成长，缺点密度低，能够充分发挥碳化硅耐高压特性，器材耐压才能很简单到达1200伏—1700伏。碳化硅功率开关器材合适高温、高压、大功率运用场景，未来将与“根据硅的绝缘栅双极晶体管”构成市场竞争，现在首要运用在电动车和充电桩。“碳化硅现已用于特斯拉电动车，将来也适用于电网、机车牵引以及航天航空范畴。”
第三代半导体之前仅小范围运用，为何这两年会成为迸发的节点?“其实我国的半导体规划才能并不弱，比方，华为就自主研发了7纳米麒麟芯片。我国的集成电路职业‘短板’首要会集在原资料、规划软件和制作设备上，所以才导致小尺度硅集成电路加工受制于人。而第三代半导体，器材完全能够选用现有的大尺度器材加工渠道完结，例如，功率开关器材，只需0.35微米—0.5微米加工工艺，制作线稍加改造调整即可。第三代半导体的运用大迸发，也能够看作是‘弯道超车’，期望咱们国家在这方面赢得机遇，跑在前面。”专家称。据介绍，中车集团和上海积塔半导体都在建造6英寸碳化硅生产线。
第三代半导体之后，什么资料会再领风骚?“绝缘体的禁带宽度很大，很难经过掺杂使其导电。但近年来跟着技能的不断发展，有些绝缘体也能够当作半导体运用，因而被认为是第3.5代半导体。”
比方，金刚石和氮化铝，它们的禁带宽度分别为5.45电子伏特和6.2电子伏特，十分合适于高温、高辐射等极点环境下的功率开关器材运用。“不过，要想组成单晶、大尺度的金刚石还十分困难，路途还很长。”专家说。
