瀏覽次數：962次 發布日期：2020-07-14

       材料、信息、能源構筑的當代文明社會，缺一不可。半導體不僅具有極其豐富的物理內涵，而且其性能可以置于不斷發展的精密工藝控制之下，可謂是“最有料”的材料。在不久的將來，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體材料的應用，無論是在軍用領域還是在民用市場，都是世界各國爭奪的戰略陣地。

       目前的半導體材料已經發展到第三代。第一代半導體材料主要以硅（Si）、鍺（Ge）為主，20世紀50年代，Ge在半導體中占主導地位，主要應用于低壓、低頻、中功率晶體管以及光電探測器中，但是Ge半導體器件的耐高溫和抗輻射性能較差，到60年代后期逐漸被Si器件取代。用Si材料制造的半導體器件，耐高溫和抗輻射性能較好。Si儲量極其豐富，提純與結晶方便，二氧化硅（SiO2）薄膜的純度很高，絕緣性能很好，這使器件的穩定性與可靠性大為提高，因此Si已經成為應用最廣的一種半導體材料。目前95%以上的半導體器件和99%以上的集成電路都是由Si材料制作。在21世紀，它的主導和核心地位仍不會動搖。但是Si材料的物理性質限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應用。

       20世紀90年代以來，隨著移動通信的飛速發展、以光纖通信為基礎的信息高速公路和互聯網的興起，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表的第二代半導體材料開始嶄露頭腳。GaAs、InP等材料適用于制作高速、高頻、大功率以及發光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料，廣泛應用于衛星通訊、移動通訊、光通信、GPS導航等領域。但是GaAs、InP材料資源稀缺，價格昂貴，并且還有毒性，能污染環境，InP甚至被認為是可疑致癌物質，這些缺點使得第二代半導體材料的應用具有很大的局限性。

       第三代半導體材料

       隨著5G、云端計算、工業4.0及新能源車等之日益蓬勃，人們對高效率電力電子產品之需求更是殷切。以碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）為首的第三代半導體材料因具高溫、高壓、高功率、高頻及抗幅射等特性，廣泛應用于各式發光及電子電力元件。 　　

       SiC在光電領域方面可實現全彩顯示，在家電、新能源車及太陽能等應用上則具節能與提高效率等效果；GaN除可協助改善汽車傳感器之性能外，在快速充電、高亮度LED及5G無線基地臺等領域之應用上亦具明顯競爭優勢。 　　

       市調機構YoleDeveloppment指出，由于采用SiCMOSFET模組的特斯拉Model3產能增加，SiC市場成長快速，2023年全球市場規模約15億美元左右，復合年增率29％。

       GaN市場則受惠于Apple考慮將GaN技術作為智慧型手機之無線充電解決方案，2017～2023年GaN應用于電源市場之復合年增率將高達93％；另隨5G之即將蓬勃，2023年射頻GaN市場規模將倍增至13億美元左右，復合年增率22.9％。 　　

       大陸發展第三代半導體產業緣自2013年科技部「863計劃」將之列為戰略發展產業，2016堪稱是大陸的第三代半導體產業元年，除國務院國家新產業發展領導小組于當年將第三代半導體材料列為重點發展方向外，福建等27個地區近30條的相關政策也陸續推出。 　　

       同年6月25日，福建省政府、國家集成電路大基金及三安光電等共同揭牌成立安芯基金以建立第三代半導體產業聚落，基金目標規模500億元人民幣（下同），首期出資75.1億元。2017年工信部、國家發改委公布的「信息產業發展指南」，更將第三代半導體材料列為積體電路產業發展重點。 　　

       2018年3月，深圳市政府大力支持的第三代半導體研究院正式啟動，位于北京順義7.1萬平方公尺的第三代半導體材料創新基地，亦于同年12月底正式完工。 　　

       根據統計，2018下半年起大陸有超過8個第三代半導體項目落實，除北大、清華及中科院仿生技術研究所等14個單位聯合成立氮化物半導體材料研究計畫外，更有重慶捷舜科技的50億GaN設廠計畫、中科院的20億SiC一體化項目，以及山東天岳晶體的30億SiC材料廠等項目。 　　

       另外，三安光電在2018年底宣布完成商業版本的6吋SiC晶圓制程，耐威科技的8吋GaN-on-Si外延晶圓也預計于2019年第二季開始量產出貨。 　　

       大陸的鎵產量占全球70％以上，面向5G、新能源汽車及智能電網等電子電力產品之蓬勃發展，挾5G技術領先及全球新能源汽車最大產銷重鎮等優勢，大陸積極擺脫第一代及第二代半導體跟跑窘境，換道超車領跑第三代半導體產業的企圖心不容小覷。