碳化硅VS氮化鎵的區(qū)別？

隨著新能源、電動(dòng)汽車、5G通信、數(shù)據(jù)中心等高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)硅材料正逐漸遇到瓶頸。第三代半導(dǎo)體材料——碳化硅和氮化鎵正成為焦點(diǎn)。它們以更高的電壓承受能力、更低的能耗和更強(qiáng)的散熱性能，被認(rèn)為是這一代功率器件和射頻器件的核心材料。

先說(shuō)說(shuō)什么是第三代半導(dǎo)體

半導(dǎo)體材料按照能帶寬度大致分為三代：第一代：硅、鍺，主導(dǎo)傳統(tǒng)IC、微處理器、電路等；第二代：砷化鎵、磷化銦，主要用于射頻和光通信；第三代：碳化硅與氮化鎵，屬于寬禁帶半導(dǎo)體。

相比硅，SiC 和 GaN 具有更大的帶隙、更高的擊穿電壓、更快的開(kāi)關(guān)速度、更小的導(dǎo)通電阻，尤其適用于高頻、高壓、高溫環(huán)境。是功率電子和射頻通信的理想材料。

碳化硅VS氮化鎵

1.性能

碳化硅擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度2.8 MV/cm，適合1200V以上高壓場(chǎng)景，且熱導(dǎo)率高，耐高溫性能突出，但襯底生長(zhǎng)需2700℃高溫工藝，成本較高。氮化鎵擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度3.3 MV/cm，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)MHz級(jí)，功耗損失更低，Baliga性能指數(shù)是碳化硅的近兩倍，但熱導(dǎo)率較低，需優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)。

2.成本

碳化硅襯底成本高，但采用與硅基兼容的TO-247封裝，可快速替代傳統(tǒng)IGBT；而氮化鎵通過(guò)硅基襯底降低成本，8英寸晶圓量產(chǎn)使單顆器件成本降低30%。碳化硅聚焦8英寸晶圓擴(kuò)產(chǎn)，氮化鎵則推進(jìn)垂直結(jié)構(gòu)和單片集成技術(shù)，以突破1200V耐壓瓶頸。

3.應(yīng)用場(chǎng)景

碳化硅主要用于電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器、工業(yè)電源、光伏逆變器、電網(wǎng)輸配電系統(tǒng)等。氮化鎵主要用于消費(fèi)電子、5G射頻功放、雷達(dá)系統(tǒng)、高頻通信等領(lǐng)域。

4.市場(chǎng)格局

2023年全球SiC功率器件市場(chǎng)規(guī)模約為20億美元，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)65億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率超過(guò)25%。2023年GaN功率器件市場(chǎng)約為3.7億美元，預(yù)計(jì)2028年將增長(zhǎng)至20億美元左右，增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，尤其在消費(fèi)電子和通信市場(chǎng)。