第三代半导体材料包括以氮化镓（GaN）为代表的宽禁带Ⅲ族氮化物、以碳化硅（SiC）为代表的宽禁带Ⅳ族化合物以及宽禁带氧化物，是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”，在半导体照明、新一代移动通信、新能源并网、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景，正在成为全球半导体产业新的战略高地。

         基于第三代半导体技术的半导体照明已经确立了在照明领域的主导地位，我国如何抢占电力电子、微波射频等方面的发展先机，实现换道超车，占领制高点，最关键因素是技术，只有掌握了核心技术，才能出奇制胜。

        知己知彼，方能百战不殆。在努力学习技（kong）术（xiang）之后，1°姐搜刮了国内外第三代半导体从衬底、外延芯片、器件制备、模块及应用系统的技术链条上的技术进展，分析国内外的技术热点，对比国内外技术水平。

第三代半导体材料

半导体材料是指导电性介于绝缘体和导体之间的材料，如硅、锗等。从能带角度看，可以划分为三个半导体材料时代：

衬   底

国内开始批量生产4英寸SiC导电衬底，并开发出6英寸样品。

但是，国产SiC衬底仍存在相对较高的位错缺陷密度。

国内已开发出射频器件用2英寸SiC高阻衬底材料。

目前能够批量供应2英寸GaN衬底，已开发出4英寸GaN衬底样品。

外延材料

国内已成功批量生产6英寸N型SiC外延片，6寸P型SiC外延材料实现批量生产。

GaN外延材料方面，已实现商业化的6英寸Si基GaN外延材料和器件，GaN外延层厚度超过5μm（耐压600V）。

器  件

国内可量产600V-2500V的SiC SBD产品，部分开始形成销售；研制出3300V SiC SBD、1200V-3300V的SiC MOSFET原型器件，尚不具备产业化能力。

已开发出1700V/1200A的混合模块（Si IGBT和1700V/25A的SiC SBD）、4500V/50-100A等大容量的全SiC模块，以及10kV/200A的串联功率模块，正在进行测试和可靠性验证。

已形成了系列化GaN微波功率器件和单片微波集成电路（MMIC）产品。开发了5G通信用GaN功率MMIC。

已经在实验室实现了耐压超过900V的Si上GaN电力电子器件，性能与国际先进水平有一定差距，暂未实现产业化。

应  用

目前我国进口的SiC功率器件已经应用于PFC电源、UPS、光伏逆变器、充电桩和车载充电机（华为和比亚迪等已小规模采用）。

GaN应用方面，我国半导体照明应用领先国际，在第三代半导体电子器件应用方面，我国仅在移动通讯、光伏逆变、雷达领域有示范应用。

SWTO分析

技术发展趋势

1、光电子基础与前沿技术将持续突破，超越照明成重要趋势。

半导体照明在过去10多年已形成完整的高技术产业，目前正由光效的技术推动向成本和品质的应用拉动转变。

2、可靠性和低成本是电力电子努力的方向。

作为新一代能源技术革命，SiC和GaN电力电子器件在电源转换、逆变器等应用中已经具有技术和综合成本优势，规模化生产会促进价格进一步下降，将在中小功率市场快速启动，如充电桩、汽车电子、光伏逆变、电源转换等领域。

3、高频和带宽是移动通信技术发展核心和主要挑战。

GaN功率放大器将成为移动通信基站的主流技术，正向高频率、大带宽、高效率快速演进，应用将全面启动，随着行业龙头大举进入，市场格局必将重塑。

小   结

第三代半导体材料具有独特性能，面对新时代、新环境、新需求，有望突破传统半导体技术的瓶颈，开拓新技术应用领域，与第一代、第二代半导体技术互补，将对经济社会的发展发挥重要的推动作用。