第三代半导体具有更高的热导率、电子饱和速率、击穿电场、禁带宽度、抗辐射能力等,适合制造高温、高频、大功率、抗辐射器件,可被应用在卫星、汽车、雷达、工业、电源管理、射频通信等众多领域。在当前的第三代半导体材料中,氮化镓(GaN)和(SiC)较为成熟,是最具有发展前景的两种材料,未来行业发展前景较好。
GaN的优势体现在高频小电力领域,集中在1000V以下,例如通信基站、毫米波等领域。SiC的优势在于高温,主要集中在1200V以上的大电力领域,通常应用在电力、高铁、电动车、工业电机等领域。在中低频、中低功率领域,GaN和SiC可以互相替代,与创传统的Si基器件竞争。
氮化镓常用来生产射频器件、电力电子功率器件、以及光电器件三种,支撑着5G基站以及工业互联网的建设,其中射频器件和功率器件是发挥GaN特性的主要应用领域。随着5G商业化的推进,氮化镓市场需求持续攀升,在射频器件领域,预计到2024年GaN市场规模达到22亿美元,近五年年复合增长率为18%,虽然相比百亿美元规模的射频芯片市场相比仍旧较小,但市场增速较快。在功率器件领域,受电子产业的快速发展,功率器件市场规模不断扩大,预计到2022年达到400亿美元以上,其中GaN功率器件市场规模占比较小,预计到2022年将达到5亿美元左右。
碳化硅主要被应用在新能源汽车、充电桩、基站/数据中心电源、特高压以及轨道交通系统的建设等领域,其中新能源汽车是主要驱动因素。受近几年全球新能源汽车行业快速发展影响,SiC功率器件市场需求持续攀升,预计到2023年将达到15亿美元,行业发展前景较好。
新思界
产业分析人士表示,GaN/SiC作为目前成熟度较高的第三代半导体材料,应用范围广泛,应用需求较高,行业发展前景较好。GaN和SiC各有优点,其中SiC应用领域更为高端,附加价值高、技术难度更大,因此行业未来发展潜力更大。