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新能源汽车、5G手机 第三代半导体的“春天”

2019-03-25 11:12:33 来源:大比特商务网 作者:杨博怀 点击:1075

【大比特导读】从固话通讯和燃油汽车,到5G智能手机和新能源汽车,电力电子产品已经成为了我们生活的一部分,而这一过程的转变都离不开宽禁带半导体——第三代半导体。

  从固话通讯和燃油汽车,到5G智能手机和新能源汽车,电力电子产品已经成为了我们生活的一部分,而这一过程的转变都离不开宽禁带半导体——第三代半导体。
 
  第三代半导体具备着高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点,因此被业内誉为固态光源、电力电子、微波射频器件的“核芯”以及光电子和微电子等产业的“新发动机”。目前发展较好的宽禁带半导体主要是SiC和GaN。
GaN
 
  根据IHS IMS Research的报告显示,在未来十年,受到电源,太阳光电(PV)逆变器以及工业马达的需求驱动,新兴的SiC和GaN功率半导体市场将以18%的速度稳步成长,预计在2022年以前,SiC和GaN功率元件的全球销售额将从2012年的1.43亿美元大幅增加到28亿美元。
 
  由于电动汽车和自动驾驶是驱动汽车市场向前发展的两大驱动因素。在汽车当中有三大应用是与电源相关的,即充电器、DC-DC转换器和牵引逆变器。在这三大用途中,牵引逆变器是目前为止可以从GaN和SiC技术中受益最多的。因为使用GaN和SiC器件后,可以减轻汽车的重量,提高能效,让电动汽车能够行驶更远距离,同时可以使用更小的电池和冷却系统。
 
  新能源电动汽车在近几年发展的推动下,SiC功率器件的需求是一路猛增。据Yole统计,2017年SiC功率器件业务达到3.02亿美元,较2016年的2.48亿美元增长22%。采用了SiC MOSFET模块的特斯拉Model 3实现了产能增长,Yole估计,到2023年,SiC功率半导体市场将达到15亿美元。
SiC
 
  安森美半导体Technical Fellow,SiC开发领域负责人Thomas Neyer表示,“今天的SiC市场已经是3.5亿美元的市场,预计未来五年内会增长到13亿美元。”
 
  除了对新能源电动汽车的关注外,智能手机也是人们重点关注的对象之一,其使用效率、性能、尺寸等问题都亟需不断的完善。
 
  在智能手机内置元器件尺寸方面,国内企业宁波中芯集成电路与苏州宜确半导体就联合宣布实现了砷化镓射频前端模组晶圆级微系统异质集成,这是目前业界中最紧凑的射频前端器件,主要是面向4G和5G智能手机市场,满足其对射频前端模组进一步微型化的需求。
 
  在5G时代里,第三代半导体的需求量是不断上升的,因为届时一部智能手机不仅需要机身轻薄,还可能需要16颗PA(功率放大器)芯片,再加上需要更多的基站、大规模天线(Massive MIMO)、滤波器等。

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  • 在去年12月6日,我国三大运营商的频谱划分已经尘埃落定。而就在今年,工信部也决定发放临时招牌,5G正式进行预商用,并且预计2020年商用。无疑今年是5G的关键年。而第三代半导体材料GaN作为5G基站的关键材料或将涌现新活力。

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  • 近日,聚力成半导体(重庆)9号彩票奠基仪式在大足高新区举行,该项目以研发、生产全球半导体领域前沿的氮化镓外延片、芯片为主。这项拟投资50亿元的高科技芯片项目,有望突破我国第三代半导体器件在关键材料和制作技术方面的瓶颈,形成自主制造能力。

  • 相较目前主流的硅晶圆(Si),第三代半导体材料SiC与GaN(氮化镓)具备耐高电压特色,并有耐高温与适合在高频环境下优势,其可使芯片面积大幅减少,并简化周边电路设计,达成减少模块、系统周边零组件及冷却系统体积目标,GaN应用范围包括射频、半导体照明、激光器等领域。

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