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第三代半导体材料崛起,主要应用领域一览

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-12-30 15:56

此前,由于中国对半导体产业的重视度不足,导致中国整个半导体产业水平远远落后于世界先进水平,整个产业也几乎依赖进口。中国半导体厂商亦过度依赖美国制造的晶片设计工具和专利,以及来自美国盟友的关键制造技术。

但近年来中美关系恶化,美国持续打压中资科技公司,中国公司从海外获得零件和晶片制造技术变得艰难,尤其华为晶片采购被截断,中国开始愈来愈重视自行发展半导体技术。

随着第三代半导体材料的崛起,在新一代电子信息技术中应用越来越广泛,无论是照明、家用电器、消费电子设备、新能源汽车、智能电网、还是军工用品,都对这种高性能的半导体材料有着极大的需求。接下来本文就给大家介绍下第三代半导体材料主要应用领域,具体的都体现在哪些方面。

半导体照明

第三代半导体材料在半导体照明行业发展最为迅速,已形成百亿美元的产业规模。半导体照明所使用的材料体系主要分为3种:蓝宝石基GaN、SiC基GaN、Si基GaN,每种材料体系的产品都对应不同的应用。其中,蓝宝石基GaN是最常用的,也是最为成熟的材料体系,大部分LED照明都是通过这种材料体系制造的。SiC基GaN制造成本较高,但由于散热较好,非常适合制造低能耗、大功率照明器件。Si基GaN是3种材料体系中制造成本最低的,适用于低成本显示。

电力电子器件

在电力电子领域,宽禁带半导体的应用刚刚起步,市场规模仅为几亿美元。其应用主要集中在军事尖端装备领域,正逐步向民用领域拓展。微波器件方面,GaN高频大功率微波器件已开始用于军用雷达、智能武器和通信系统等方面。在未来,GaN微波器件有望用于4G~5G移动通讯基站等民用领域。功率器件方面,GaN和SiC两种材料体系的应用领域有所区别。Si基GaN器件主要的应用领域为中低压(200~1 200V), 如笔记本、高性能服务器、基站的开关电源;而SiC基GaN则集中在高压领域(>1 200V),如太阳能发电、新能源汽车、高铁运输、智能电网的逆变器等器件。

激光器和探测器

在激光器和探测器应用领域,GaN基激光器可以覆盖到很宽的频谱范围,实现蓝、绿、紫外激光器和紫外探测的制造。紫色激光器可用于制造大容量光盘,其数据存储盘空间比蓝光光盘高出20倍。除此之外,紫色激光器还可用于医疗消毒、荧光激励光源等应用,总计市场容量为12亿美元。蓝色激光器可以和现有的红色激光器、倍频全固化绿色激光器一起,实现全真彩显示,使激光电视实现广泛应用。目前,蓝色激光器和绿光激光器产值约为2亿美元,如果技术瓶颈得到突破,潜在产值将达到500亿美元。GaN基紫外探测器可用于导弹预警、卫星秘密通信、各种环境监测、化学生物探测等领域,但尚未实现产业化。