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第三代半導體蓄勢：新材料進軍新領(lǐng)域
2021年07月16日 13:24:15
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：7073
我國把大力支持發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，寫入“十四五”規(guī)劃，計劃在2021-2025年期間，在教育、科研、開發(fā)、融資、應用等各個方面，大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨立自主。“第三代半導體”成了瘋狂刷屏的明星詞，人們驚呼下一個風口來了。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】我國把大力支持發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，寫入“十四五”規(guī)劃，計劃在2021-2025年期間，在教育、科研、開發(fā)、融資、應用等各個方面，大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨立自主。“第三代半導體”成了瘋狂刷屏的明星詞，人們驚呼下一個風口來了。
推陳出新 代代優(yōu)化
顧名思義，半導體即常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，早在1833年電子學之父法拉第就發(fā)現(xiàn)了半導體現(xiàn)象，從第一代到第三代，半導體的材料在更新?lián)Q代，其應用領(lǐng)域也越來越廣。
第一代半導體材料在20世紀50年代出現(xiàn)，以硅、鍺為代表，構(gòu)成了一切邏輯器件的基礎，主要用于分立器件和芯片制造。第二代半導體材料，發(fā)明并實用于20世紀80年代，主要是指化合物半導體材料，以砷化鎵、磷化銦為代表。第二代半導體在發(fā)電率上有所突破，因此用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，廣泛應用在微波通信、光通信、衛(wèi)星通信、光電器件、激光器和衛(wèi)星導航等領(lǐng)域。
本世紀初期，第三代半導體的探索之路逐漸開始，涌現(xiàn)出了碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、金剛石、氮化鋁等具有寬禁帶特性的新興半導體材料，因此也被稱為寬禁帶半導體材料。第三代半導體材料廣泛用于制作高溫、高頻、大功率和抗輻射電子器件，應用于半導體照明、5G通信、衛(wèi)星通信、光通信、電力電子、航空航天等領(lǐng)域。
優(yōu)勢凸顯 創(chuàng)新應用
在5G和新能源汽車等新市場需求的驅(qū)動下，第三代半導體材料有望迎來加速發(fā)展。硅基半導體的性能已無法完全滿足5G和新能源汽車的需求，因此，碳化硅和氮化鎵等第三代半導體的優(yōu)勢被放大。
新能源汽車
在新能源汽車領(lǐng)域，碳化硅器件主要可以應用于功率控制單元、逆變器、車載充電器等方面。碳化硅功率器件輕量化、高效率、耐高溫的特性能夠有效降低新能源汽車的成本。
以Model 3搭載的碳化硅功率器件為例，其輕量化的特性能夠節(jié)省電動汽車內(nèi)部空間，高效率的特點有效降低了電動汽車電池成本，同時材料耐高溫的優(yōu)勢降低了對冷卻系統(tǒng)的要求，節(jié)約冷卻成本。
軌道交通
在軌道交通領(lǐng)域，碳化硅器件能大幅提升牽引變流裝置的效率，符合軌道交通綠色化、小型化、輕量化的發(fā)展趨勢。 近日完成調(diào)試的蘇州3號線0312號列車是國內(nèi)首個基于碳化硅變流技術(shù)的牽引系統(tǒng)項目，采用碳化硅半導體技術(shù)，在提高系統(tǒng)效率的同時降低了噪聲，提升了乘客的舒適度。
快充
氮化鎵半導體具備導通電阻小、損耗低以及能源轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，由氮化鎵制成的充電器還可以做到快速充電。安卓端率先將氮化鎵技術(shù)導入到快充領(lǐng)域，隨著氮化鎵生產(chǎn)成本迅速下降，氮化鎵快充有望成為消費電子領(lǐng)域下一個殺手級應用。2020年2月，小米推出65W 氮化鎵充電器，體積比小米筆記本充電器縮小48%，并且售價創(chuàng)下業(yè)內(nèi)新低。隨著氮化鎵半導體技術(shù)逐步提升，規(guī)模效應會帶動成本越來越低，未來氮化鎵充電器的滲透率會不斷提升。
2020年，國務院發(fā)布《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策的通知》，為第三代半導體的發(fā)展提供政策支持。雖然在技術(shù)和企業(yè)規(guī)模上我國半導體技術(shù)與先進國家仍有差距，但是面對產(chǎn)業(yè)短板，我國已經(jīng)做好科學合理的規(guī)劃，在助力地方投資建設半導體產(chǎn)業(yè)的同時，加大人才培養(yǎng)，上下游協(xié)同，更好的培育第三代半導體。
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