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在第四代半導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、行業關注氧化鎵
在數字化和智能化趨勢的推動下，半導體市場的發展熱度持續攀升。特別是隨著量子信息、人工智能等高新技術的不斷發展，半導體新體系及其微電子等多功能器件技術也在迅速更新迭代。為了滿足新的高性能和低成本的需求，行業內開始關注第四代半導體，其中最引人矚目的就是氧化鎵。
二、專家點評
氧化鎵具有許多優越的特性，被視為可能顛覆目前的化合物半導體市場，并讓國產芯片商實現彎道超車的材料。但氧化鎵也有不少挑戰需要面對和克服。在這篇文章中，與非研究院將詳細介紹氧化鎵的優勢、挑戰以及市場前景。
三、氧化鎵的優勢
氧化鎵，這種第四代半導體材料，具備禁帶寬度大（4.8 eV）、臨界擊穿場強高（8MV/cm）、導通特性好等優勢。氧化鎵有五種已確認的結晶形態，其中最穩定的是β-Ga2O3。其禁帶寬度為4.8～4.9 eV，擊穿場強高達8 MV/cm，而其導通電阻比SiC、GaN低得多，極大降低了器件的導通損耗。其特性參數巴利加優質（BFOM）高達3400，大約是SiC的10倍、GaN的4倍。
四、氧化鎵的市場潛力
據NCT等預測，氧化鎵晶圓的市場在未來十年將放量增長，到2030年度將擴大到約30.2億元人民幣規模。這種趨勢反映了氧化鎵在功率電子設備中的重要性及其未來的潛力。在一些特定應用領域，氧化鎵有著巨大的優勢。
1
在功率電子領域
氧化鎵功率器件與氮化鎵、碳化硅有部分重合，軍用領域主要應用于高功率電磁炮、坦克戰斗機艦艇等電源控制系統以及抗輻照、耐高溫宇航用電源等。
2
民用領域
氧化鎵主要應用于電網、電力牽引、光伏、電動汽車、家用電器、醫療設備和消費類電子等領域。
3
在工業領域
在工業領域，它有幾大機會和優勢，包括單極替換雙極，更高的能效，易于大規模生產，以及可靠性的需求。這些特性使得氧化鎵在未來的電力應用中可能扮演重要角色。長期來看，氧化鎵的功率器件預計將在650V/1200V/1700V/3300V的市場中發揮作用，并預計在2025年至2030年將全面滲透車載和電氣設備領域。
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會。如果能滿足甚至超過性能需求的同時，以成本優勢獲得市場的認可，那么氧化鎵在這個領域的應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，對器件的規格要求非常高。目前，有意法半導體、日立、安森美、Rohm等企業能夠量產供應車規級SiC MOSFET。預計到2026年，這一數字將增長至22.22億美元。
總的來說，氧化鎵在功率器件領域有很大的潛力，能夠在多個領域與SiC、GaN等材料進行競爭，滿足高效、低能耗、高頻和高溫等高性能應用的需求。但是，新材料在逆變器和充電器等應用上的滲透需要時間，需要不斷進行面向特定應用的適合規格的開發，并逐步向市場推廣。
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