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在第四代半導體中氧化鎵能取代碳化硅？
作者： 本站 來源： 本站(zhan) 時間：2024年01月06日
一、行業關注氧化鎵
在數字化(hua)和(he)智能(neng)(neng)化(hua)趨勢的(de)推動下，半導(dao)體(ti)市場的(de)發展熱度持(chi)續攀升。特別是隨(sui)著量子(zi)信息、人工智能(neng)(neng)等高(gao)新技(ji)術的(de)不斷(duan)發展，半導(dao)體(ti)新體(ti)系及其微電(dian)子(zi)等多功能(neng)(neng)器件技(ji)術也在迅速更新迭代。為(wei)了(le)滿足新的(de)高(gao)性能(neng)(neng)和(he)低成本(ben)的(de)需(xu)求(qiu)，行業內開始關注第四代半導(dao)體(ti)，其中最引人矚目的(de)就是氧化(hua)鎵。
二、專家點評
氧化鎵具有許多優越的特性，被(bei)視(shi)為可能(neng)顛(dian)覆目前(qian)(qian)的化合物半導體市(shi)場，并讓國產芯片商實現彎道超車的材料。但(dan)氧化鎵也(ye)有不少挑戰(zhan)需要(yao)面對和克(ke)服。在這(zhe)篇文章中，與非研究院(yuan)將詳(xiang)細介(jie)紹氧化鎵的優勢、挑戰(zhan)以(yi)及市(shi)場前(qian)(qian)景。
三、氧化鎵的優勢
氧化(hua)鎵(jia)，這(zhe)種第四代半導(dao)(dao)體材料，具(ju)備禁帶寬度(du)大（4.8 eV）、臨界(jie)擊穿(chuan)(chuan)場(chang)強高(gao)（8MV/cm）、導(dao)(dao)通(tong)特性好等優勢。氧化(hua)鎵(jia)有(you)五種已確(que)認的結晶形態，其(qi)中(zhong)最穩定的是β-Ga2O3。其(qi)禁帶寬度(du)為4.8～4.9 eV，擊穿(chuan)(chuan)場(chang)強高(gao)達8 MV/cm，而其(qi)導(dao)(dao)通(tong)電阻(zu)比SiC、GaN低(di)得(de)多，極大降低(di)了器件的導(dao)(dao)通(tong)損耗。其(qi)特性參數巴利加優質（BFOM）高(gao)達3400，大約是SiC的10倍、GaN的4倍。
四、氧化鎵的市場潛力
據NCT等預測，氧(yang)化鎵晶(jing)圓的(de)市場在未來(lai)十年將放(fang)量增長，到(dao)2030年度(du)將擴大(da)到(dao)約30.2億元人民幣規(gui)模。這種趨勢(shi)反映了氧(yang)化鎵在功率(lv)電子(zi)設備中的(de)重要(yao)性及其未來(lai)的(de)潛力。在一些特定應用領域，氧(yang)化鎵有著巨大(da)的(de)優勢(shi)。
1
在功率電子領域
氧(yang)化鎵功率器件與氮化鎵、碳化硅有部分重合，軍用領域主要應用于高功率電(dian)磁炮、坦(tan)克戰斗(dou)機艦艇等電(dian)源控制(zhi)系(xi)統以及(ji)抗輻照(zhao)、耐高溫宇(yu)航用電(dian)源等。
2
民用領域
氧(yang)化(hua)鎵(jia)主要(yao)應用(yong)于電網、電力牽(qian)引、光伏、電動汽車、家用(yong)電器(qi)、醫療(liao)設(she)備和消費(fei)類電子等領域。
3
在工業領域
在(zai)工業領域(yu)，它有幾大機會和(he)優勢，包括單(dan)極替換(huan)雙極，更高的能效，易(yi)于(yu)大規模生產，以及可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)的需求(qiu)。這些特性(xing)使(shi)得氧化(hua)鎵在(zai)未(wei)來的電(dian)力(li)應用中可(ke)(ke)能扮演(yan)重要角(jiao)色。長期來看(kan)，氧化(hua)鎵的功率器件預計將在(zai)650V/1200V/1700V/3300V的市場中發揮作用，并預計在(zai)2025年至2030年將全面滲透(tou)車載和(he)電(dian)氣設備(bei)領域(yu)。
4
新能源車市場
充(chong)電樁(zhuang)對成(cheng)本(ben)非常(chang)敏感，這就(jiu)為氧(yang)化(hua)鎵提供了機會。如果(guo)能(neng)滿足甚至超過性能(neng)需求的同時(shi)，以成(cheng)本(ben)優(you)勢獲得市場(chang)的認(ren)可，那么氧(yang)化(hua)鎵在這個(ge)領(ling)域的應用就(jiu)有很(hen)大(da)的可能(neng)性。
5
在射頻器件市場
氧化(hua)鎵(jia)的(de)市場容量(liang)可參考碳化(hua)硅(gui)外延氮(dan)化(hua)鎵(jia)器(qi)件(jian)的(de)市場。新能源汽(qi)車(che)的(de)核心是(shi)逆(ni)變器(qi)，對器(qi)件(jian)的(de)規格要求非常高。目前，有意法半導體、日立(li)、安森美(mei)、Rohm等企業能夠量(liang)產(chan)供(gong)應車(che)規級SiC MOSFET。預計到(dao)2026年，這一(yi)數字(zi)將增(zeng)長(chang)至22.22億美(mei)元。
總的(de)(de)(de)來說，氧化鎵在(zai)功率器件(jian)領(ling)域有很大(da)的(de)(de)(de)潛力，能(neng)夠在(zai)多(duo)個(ge)領(ling)域與(yu)SiC、GaN等材(cai)(cai)料進行競爭，滿足高(gao)效(xiao)、低(di)能(neng)耗、高(gao)頻和高(gao)溫等高(gao)性能(neng)應用(yong)的(de)(de)(de)需(xu)求。但是，新材(cai)(cai)料在(zai)逆(ni)變器和充電器等應用(yong)上的(de)(de)(de)滲透需(xu)要時(shi)間，需(xu)要不(bu)斷進行面向(xiang)特定(ding)應用(yong)的(de)(de)(de)適(shi)合規格的(de)(de)(de)開發，并逐步向(xiang)市場推廣。
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