第三代半导体SiC技术的崛起

    第一代半导体材料Si点燃了信息产业发展的“星星之火”，而Si材料芯片也成就了“美国硅谷”高科技产业群，促使英特尔等世界半导体巨头的诞生，95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路都是由Si材料制作。       目前全球40%能量作为电能被消耗，而电能转换最大耗散是半导体功率器件。曾经的“中流砥柱”Si功率器件已日趋其发展的材料极限，难以满足当今社会发展对于高频、高温、高功率、高能效、耐惡劣环境以及轻便小型化的新需求。以SiC为代表的第三代半导体材料凭借其优异属性，將成为突破口，正在迅速崛起。

      SiC作为一种宽禁带半导体材料，不但击穿电场强度高、热稳定性好，还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点，可以用来制造各种耐高温的高频、高效大功率器件，应用于Si器件难以胜任的场合。
      以SiC等为代表的第三代半导体材料，將被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等領域，以其优异的半导体性能在各个現代工业領域都將发挥重要革新作用，应用前景和市场潜力巨大。
      LED半导体照明是以SiC为代表的第三代半导体技术所实現的第一个突破口！SiC有效地解决了衬底材料与GaN的晶格匹配度问题，减少了缺陷和位错，更高的电光转换效率从根本上带来更多的出光和更少的散热。基于此，303 lm/W大功率LED实验室光效記录诞生，高密度级LED技术可实現尺寸更小、性能更高、設計更具灵活性的LED照明系统，开创性的SC5技术平台和超大功率XHP LED器件可实現LED照明系统最高40%成本降低。
 


      随着SiC生产成本的降低，SiC半导体正在凭借其优良的性能逐步取代Si半导体，打破Si基由于材料本身性能的所遇到瓶颈。无疑，它將引发一场类似于蒸汽机一样的产业革命！       1. SiC材料应用在高铁領域，可节能20%以上，并减小电力系统体积；
      2. SiC材料应用在新能源汽车領域，可降低能耗20%；
      3. SiC材料应用在家电領域，可节能50%；
      4. SiC材料应用在风力发电領域，可提高效率20%；
      5. SiC材料应用在太阳能領域，可降低光电转换损失25%以上；
      6. SiC材料应用在工业电机領域，可节能30%-50%；
      7. SiC材料应用在超高压直流输送电和智能电网領域，可使电力损失降低60%，同时供电效率提高40%以上；
      8. SiC材料应用在大數据領域，可幫助數据中心能耗大幅降低（当前全球300万台數据中心每小时耗电量约为3000万千瓦）；
      9. SiC材料应用在通信領域，可显著提高信号的传输效率和传输安全及稳定性；
      10. SiC材料可使航空航天領域，可使設备的损耗减小30%-50%，工作频率高3倍，电感电容体积缩小3倍，散热器重量大幅降低。
      2014年伊始，美国总统奥巴马亲自主导成立了以SiC为代表的第三代宽禁带半导体产业联盟。這一举措的背后，是美国对以SiC半导体为代表的第三代宽禁带半导体产业的强力支持。据了解，這个产业目前已经获得美国联邦和地方政府总計1.4亿美元的合力支持。而早在2013年日本政府就將SiC纳入“首相战略”，认为未来50%的节能要通过它来实現，创造清洁能源的新时代。
      正如美国总统奥巴马在该产业联盟成立大会上所提到，以SiC为代表的第三代半导体技术將可使笔記本电脑适配器的体积减少80%，也可以將一个变电站的体积缩小至一个手提箱的大小規格。或许，這正是SiC半导体的魅力之所在。
 
      未来，由半导体SiC材料制作成的功率器件將支撑起当今节能技术的发展趋向，成为节能設备最核心的部件，因此半导体SiC功率器件也被业界誉为功率变流装置的“CPU”、绿色经济的“核芯”。       信息来源1：国家半导体照明工程研发及产业联盟       信息来源2：中国宽禁带功率半导体产业联盟       信息来源3：《科技日报》2014年4月18日星期五第7版整版“破解转型难题：谁来担当重任-碳化硅产业崛起与经济大省转型”       信息来源4：第十三届全国MOCVD学术会议，南京大学郑有炓院士，《第三代半导体材料面临的发展机遇与挑战》       配图来源：除以上4个信息来源之外，部分图片来自百度搜索与搜狗搜索，仅作示意之用