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我国第三代半导体资料开展面临着哪些瓶颈?

时间:2018-09-26编辑: admin 点击率:

  我国第三代半导体资料开展面临着哪些瓶颈?

  近年来,以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)宽禁带化合物为代表的第三代半导体资料正凭仗其优胜的功能和巨大的商场远景,成为全球半导体商场抢夺的焦点。

  

  现在,以第三代半导体资料为根底的新式技能正敏捷兴起。其技能及使用的打破成为全球半导体工业新的战略高地,各国政府纷繁赶紧在第三代半导体范畴的布置。面对各方力气的蜂拥而至,第三代半导体资料终究将掀起一场怎样的技能革命?我国在布局第三代半导体范畴又将面对哪些打破和瓶颈?

  第三代半导体资料优势显着

  回忆半导体工业的开展进程,其先后阅历了以硅(Si)为代表的榜首代半导体资料,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体资料,在上个世纪,这两代半导体资料为工业前进、社会开展做出了巨大贡献。而现在,以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌、金刚石、氮化铝为代表的宽禁带半导体资料被统称为第三代半导体资料。

  作为一类新式宽禁带半导体资料,第三代半导体资料在许多使用范畴具有前两代半导体资料无法比拟的长处:如具有高击穿电场、高饱满电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特色,可完成高压、高温、高频、高抗辐射才能,被誉为固态光源、电力电子、微波射频器材的核芯,是光电子和微电子等工业的新发动机。

  从使用规模来说,第三代半导体范畴还具有学科交叉性强、使用范畴广、工业关联性大等特色。在半导体照明、新一代移动通讯、智能电网、高速轨道交通、新动力轿车、消费类电子等范畴具有宽广的使用远景,是支撑信息、动力、交通、国防等工业开展的要点新资料。

  作为新一代半导体照明的要害器材,第三代半导体资料还具有广泛的根底性和重要的引领性。从现在第三代半导体资料和器材的研讨来看,较为老练的是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)半导体资料,也是最具有开展远景的两种资料。

  与榜首代半导体资料硅比较,碳化硅有许多长处:有高10倍的电场强度,高3倍的热导率,宽3倍禁带宽度,高1倍的饱满漂移速度。由于这些特色,使其小至LED照明、家用电器、新动力轿车,大至轨道交通、智能电网、军工航天都具有优势,所以碳化硅商场被各工业界较为看好。

  而氮化镓直接跃迁、高电子迁移率和饱满电子速率、本钱更低的长处则使其具有更快的研制速度。两者的不同优势决议了使用规模上的差异,在光电范畴,氮化镓占肯定的主导地位,而在其他功率器材范畴,碳化硅适用于1200V以上的高温大电力范畴,GaN则更适用900V以下的高频小电力范畴。可谓各有优势。

  有望全面替代传统半导体

  从使用范畴来看,榜首代半导体硅(Si),首要使用在数据运算范畴,第二代半导体砷化镓(GaAs),首要使用在通讯范畴,两者都有必定的局限性,而第三代宽禁带半导体碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),以其高温下的稳定性、高效的光电转化才能、更低的能量损耗等肯定优势,能够被广泛使用在各个范畴,无论是消费电子设备、照明、新动力轿车、风力发电机、飞机发动机,深圳保险产业现状与发展前景,仍是导弹和卫星,都对这种高功能的半导体有着极大的等待,未来有望全面替代传统半导体资料。

  第三代半导体资料已展现出极其重要的战略性使用价值,有望打破榜首、二代半导体资料使用技能的开展瓶颈,立异开辟年代需求的新技能范畴,不仅在信息范畴,并且进入到动力范畴发挥极为重要的效果。南京大学电子科学与工程学院郑有炓院士曾指出。

  如碳化硅(SiC)资料使用在高铁范畴,可节能20%以上,并减小电力系统体积;使用在新动力轿车范畴,可下降能耗20%;使用在家电范畴,可节能50%;使用在风力发电范畴,可进步功率20%;使用在太阳能范畴,可下降光电变换丢失25%以上……

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