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在第四代半導(dǎo)體中氧化鎵能取代碳化硅？
作者： 本站 來源： 本站 時間：2024年01月06日
一、行業(yè)關(guān)注氧化鎵
在數(shù)字化和智能化趨勢的推動下，半導(dǎo)體市場的發(fā)展熱度持續(xù)攀升。特別是隨著量子信息、人工智能等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體新體系及其微電子等多功能器件技術(shù)也在迅速更新迭代。為了滿足新的高性能和低成本的需求，行業(yè)內(nèi)開始關(guān)注第四代半導(dǎo)體，其中最引人矚目的就是氧化鎵。
二、專家點評
氧化鎵具有許多優(yōu)越的特性，被視為可能顛覆目前的化合物半導(dǎo)體市場，并讓國產(chǎn)芯片商實現(xiàn)彎道超車的材料。但氧化鎵也有不少挑戰(zhàn)需要面對和克服。在這篇文章中，與非研究院將詳細(xì)介紹氧化鎵的優(yōu)勢、挑戰(zhàn)以及市場前景。
三、氧化鎵的優(yōu)勢
氧化鎵，這種第四代半導(dǎo)體材料，具備禁帶寬度大（4.8 eV）、臨界擊穿場強(qiáng)高（8MV/cm）、導(dǎo)通特性好等優(yōu)勢。氧化鎵有五種已確認(rèn)的結(jié)晶形態(tài)，其中最穩(wěn)定的是β-Ga2O3。其禁帶寬度為4.8～4.9 eV，擊穿場強(qiáng)高達(dá)8 MV/cm，而其導(dǎo)通電阻比SiC、GaN低得多，極大降低了器件的導(dǎo)通損耗。其特性參數(shù)巴利加優(yōu)質(zhì)（BFOM）高達(dá)3400，大約是SiC的10倍、GaN的4倍。
四、氧化鎵的市場潛力
據(jù)NCT等預(yù)測，氧化鎵晶圓的市場在未來十年將放量增長，到2030年度將擴(kuò)大到約30.2億元人民幣規(guī)模。這種趨勢反映了氧化鎵在功率電子設(shè)備中的重要性及其未來的潛力。在一些特定應(yīng)用領(lǐng)域，氧化鎵有著巨大的優(yōu)勢。
1
在功率電子領(lǐng)域
氧化鎵功率器件與氮化鎵、碳化硅有部分重合，軍用領(lǐng)域主要應(yīng)用于高功率電磁炮、坦克戰(zhàn)斗機(jī)艦艇等電源控制系統(tǒng)以及抗輻照、耐高溫宇航用電源等。
2
民用領(lǐng)域
氧化鎵主要應(yīng)用于電網(wǎng)、電力牽引、光伏、電動汽車、家用電器、醫(yī)療設(shè)備和消費(fèi)類電子等領(lǐng)域。
3
在工業(yè)領(lǐng)域
在工業(yè)領(lǐng)域，它有幾大機(jī)會和優(yōu)勢，包括單極替換雙極，更高的能效，易于大規(guī)模生產(chǎn)，以及可靠性的需求。這些特性使得氧化鎵在未來的電力應(yīng)用中可能扮演重要角色。長期來看，氧化鎵的功率器件預(yù)計將在650V/1200V/1700V/3300V的市場中發(fā)揮作用，并預(yù)計在2025年至2030年將全面滲透車載和電氣設(shè)備領(lǐng)域。
4
新能源車市場
充電樁對成本非常敏感，這就為氧化鎵提供了機(jī)會。如果能滿足甚至超過性能需求的同時，以成本優(yōu)勢獲得市場的認(rèn)可，那么氧化鎵在這個領(lǐng)域的應(yīng)用就有很大的可能性。
5
在射頻器件市場
氧化鎵的市場容量可參考碳化硅外延氮化鎵器件的市場。新能源汽車的核心是逆變器，對器件的規(guī)格要求非常高。目前，有意法半導(dǎo)體、日立、安森美、Rohm等企業(yè)能夠量產(chǎn)供應(yīng)車規(guī)級SiC MOSFET。預(yù)計到2026年，這一數(shù)字將增長至22.22億美元。
總的來說，氧化鎵在功率器件領(lǐng)域有很大的潛力，能夠在多個領(lǐng)域與SiC、GaN等材料進(jìn)行競爭，滿足高效、低能耗、高頻和高溫等高性能應(yīng)用的需求。但是，新材料在逆變器和充電器等應(yīng)用上的滲透需要時間，需要不斷進(jìn)行面向特定應(yīng)用的適合規(guī)格的開發(fā)，并逐步向市場推廣。
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