宽禁带半导体(Wide Bandgap Semiconductor)是指禁带宽度大于2.3eV的半导体材料,以碳化硅(SiC,3.26eV)和氮化镓(GaN,3.4eV)为典型代表,被誉为继硅(Si,1.12eV)和砷化镓(GaAs,1.43eV)之后的"第三代半导体"。与传统硅材料相比,宽禁带半导体具有禁带宽度大、临界击穿电场高(约为Si的10倍)、热导率高(约为Si的3倍)、电子饱和速度高等显著优势,是制造高温、高频、大功率、抗辐射器件的理想材料。
SiC器件方面,经过近二十年的技术发展和产业化推进,650V-1700V SiC肖特基二极管和SiC MOSFET已实现大规模商业化。Wolfspeed(原Cree)、英飞凌、意法半导体、罗姆等国际巨头占据市场主导地位。国内方面,三安集成、泰科天润、基本半导体等企业实现了SiC二极管量产,但SiC MOSFET量产能力仍处于追赶阶段。SiC衬底和外延缺陷密度控制是当前国内技术攻关的重点方向。
GaN器件方面,由于GaN具有更高的电子迁移率和更低的栅极电荷,在100V-650V中低压高频开关应用中优势突出。GaN功率HEMT已在快充电源适配器、数据中心电源、LiDAR激光雷达等领域实现大规模商用。国内珠海英诺赛科、纳微半导体(杭州)等企业在GaN功率器件领域发展迅速,形成了一定的国际竞争力。
展望未来,宽禁带半导体技术发展将呈现以下趋势:一是SiC衬底将向8英寸(200mm)过渡以降低器件成本;二是GaN-on-Si技术进一步成熟,推动GaN功率器件价格持续下降;三是新兴超宽禁带材料(如氧化镓Ga₂O₃、金刚石、氮化铝AlN)开始受到学术界和产业界关注。温向津电子作为功率半导体器件供应商,将紧跟宽禁带技术发展趋势,在SiC器件领域持续加大研发和产能投入。
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