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一文尽知第三代宽禁带半导体应用及相关收购事件

导读: 根据第三代半导体的发展情况,其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域,每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域,宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。

  第三代宽禁带半导体

  宽禁带半导体(WBS)是自第一代元素半导体材料(Si)和第二代化合物半导体材料(GaAs、GaP、InP等)之后发展起来的第三代半导体材料,禁带宽度大于2eV,这类材料主要包括SiC(碳化硅)、C-BN(立方氮化硼)、GaN(氮化镓、)AlN(氮化铝)、ZnSe(硒化锌)以及金刚石等。

  发展较好的宽禁带半导体主要是SiC和GaN,其中SiC的发展更早一些,碳化硅SiC、氮化镓GaN、硅Si以及砷化镓GaAs的一些参数如下图所示:

  一文尽知第三代宽禁带半导体应用及相关收购事件

  宽禁带半导体材料(第一代~第三代)的重要参数对比

  SiC和GaN的禁带宽度远大于Si和GaAs,相应的本征载流子浓度小于Si和GaAs,宽禁带半导体的最高工作温度要高于第一、第二代半导体材料。击穿场强和饱和热导率也远大于Si和GaAs。

  第三代宽禁带半导体应用

  根据第三代半导体的发展情况,其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域,每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域,宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。

  一文尽知第三代宽禁带半导体应用及相关收购事件

  第三代宽禁带半导体材料应用领域

  半导体照明

  蓝光LED在用衬底材料来划分技术路线。GaN基半导体,衬底材料的选择就只剩下蓝宝石((Al2O3)、SiC、Si、GaN以及AlN。后两者产业化为时尚远,我们讨论下前三者。总的来说,三种材料各有千秋。蓝宝石应用最广,成本较低,不过导电性差、热导率低;单晶硅衬底尺寸最大、成本最低,但先天巨大的晶格失配与热失配;碳化硅性能优越,但衬底本身的制备技术拉后腿。

  一文尽知第三代宽禁带半导体应用及相关收购事件

  LED三种衬底

  全球LED衬底市场分析:普莱西、晶能光电和三星主要使用硅衬底,但是技术起步晚,目前产业规模较小,市场占有率低;Cree公司主要采用碳化硅衬底,但是由于其成本问题,加上专利垄断,几乎没有其他企业涉足。中村修二领导的Soraa公司据知正在采用氮化镓(GaN)衬底,这是良好的LED衬底材料,但是比蓝宝石更昂贵,并且生产尺寸也受到限制,也不能够被大量采用。因此,蓝宝石衬底得以迅速发展,占据主流市场。

  根据IHS最新研究情报显示,在2015年全球96.3%的LED生产均采用蓝宝石衬底,预计到2020年该数据将会上升到96.7%。2015年主要得益于价格下跌,蓝宝石应用市场才得以提振。尤其是4英寸晶圆在2015年占据了55%的市场份额,其中9.9%是被三星、首尔半导体、晶元光电等大厂分割;6英寸晶圆产能也持续增长,主要以欧司朗、Lumileds公司、LG化学和科锐等厂商为首选。

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责任编辑:Trista
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