e星球:第三代半导体材料高速增长下看中国力量如何加速“国产替

2019-09-06 21:41郴州新闻网,郴州论坛,郴州民生、

  作为国内首款发售的5G手机之一,不少用户注意到:华为Mate 20X 5G版在去年4G版基础上替换了无线芯片,支持的蓝牙标准从4.2升级到5.0。究其原因,主要得益于华为舍弃博通BCM4359启用自研海思Hi1103芯片。更深层次来看,此举透露出华为无奈的同时却也预示着中国力量正逐渐崛起!

e星球:第三代半导体材料高速增长下看中国力量如何加速“国产替

  在近年来中美贸易摩擦升级的大背景下,我国不断加强掌握核心技术、加大自主创新的力度和决心,本土半导体企业也正加速“国产替代”。作为中国电子行业的优质展会,2020年e星球聚焦“中国力量”,届时E4主馆将汇聚众多优秀国产品牌,集中展示我国在半导体领域的强音科技。

  由于起步较晚,过去数十年中国大陆半导体一直处于追赶欧美日韩的状态。伴随着国家相关政策的出台和地方政府的扶持,本土半导体企业不断努力缩短这段差距。与此同时,随着第三代半导体材料在近年来展露出广阔的前景,让我国本土企业看到了做大做强、加速“国产替代”的契机。

  作为半导体产业发展的基础,第三代半导体材料因具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等优秀特质而前景广阔。而SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)无疑是半导体产业皇冠上最耀眼的两颗明珠,尤其在行业对半导体器件微型化、导热性的要求越来高的情况下,以SiC和GaN为代表的第三代半导体材料的市场需求随之“水涨船高”。

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  不过由于两种材料属性有所差异,SiC和GaN在半导体行业实际应用领域有所差异。比如,GaN材料的功率密度是现有GaAs器件的10倍,被视为制造微波器件的理想材料;而SiC则适用于高压、高温、强辐照等恶劣条件下的电子系统,起到抵抗极端环境和降低能耗的作用。

  在市场需求和技术革新的双重推动下,近年来不断增长的电动汽车行业对电子器件提出了更高的要求。

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  比如,电动汽车的电动模块中电动机是有源负载,且在行驶过程中需要频繁地加速和减速,工作条件比一般的调速系统复杂。而如果采用碳化硅功率器件则可有效提高其驱动系统,则能够获得更高的击穿电压、更低的开启电阻、更大的热导率以及能在更高温度下稳定工作,大幅提升电动汽车轻量化水平。

  需要指出的是,SiC的性能毋庸置疑但成本比硅产品更高。在相同特性、相同电压、相同使用条件的情况下,大约会比硅产品贵5~6倍。当前之所以能够被电动汽车行业接纳,除了自身优秀的性能之外汽车行业对价格不明感也是主要原因之一。

  从产业格局来看,目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。具体到SiC应用于电动汽车方面,SiC肖特基二极管器件已经广泛应用于高端电源市场,包括PFC、光伏逆变器和高端家电变频器。以科锐、英飞凌、罗姆等为代表的半导体SiC巨头,逐步推出SiC金属一氧化物半导体场效应晶体管、双极结型晶体管、结型场效应管和绝缘栅双极型晶体管等产品。

  尽管我国开展SiC材料和器件方面的研究工作较晚,但仍有部分企业在产业化方面初具规模。国内比亚迪就在SiC方面进行积极布局,并投入巨资入局第三代半导体材料SiC。目前,比亚迪己经成功研发了SiC MOSFET,包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT、MOSFET等。预计到2023年,比亚迪将在旗下的电动车中实现SiC基车用功率半导体对硅基IUBT的全面替代。

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