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发布时间：2025-09-25 14:02:56

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　　家电行业ღ◈ღ，wepoker安卓IOS下载ღ◈ღ，wepoker俱乐部ღ◈ღ。wepoker下载ღ◈ღ，食品行业ღ◈ღ，电子电器行业ღ◈ღ。微扑克官方ღ◈ღ，第三代半导体是目前高科技领域最热门的线Gღ◈ღ、电动车ღ◈ღ、再生能源ღ◈ღ、工业4.0发展中扮演不可或缺的角色retiyishuღ◈ღ，即使常听到这些消息ღ◈ღ，相信许多人对它仍一知半解ღ◈ღ，那么第三代半导体到底是什么？对此ღ◈ღ，本系列专题将用最浅显易懂ღ◈ღ、最全方位的角度ღ◈ღ，带你了解这个足以影响科技产业未来的关键技术ღ◈ღ。

　　讲到第三代半导体ღ◈ღ，首先简单介绍一下第一ღ◈ღ、二代半导体ღ◈ღ。在半导体材料领域中ღ◈ღ，第一代半导体是「硅」（Si）ღ◈ღ，第二代半导体是「砷化镓」（GaAs）ღ◈ღ，第三代半导体（又称「宽带隙半导体」ღ◈ღ，WBG）则是「碳化硅」（SiC）和「氮化镓」（GaN）ღ◈ღ。

　　宽带隙半导体中的「带隙」（Energy gap）ღ◈ღ，如果用最白话的方式说明ღ◈ღ，代表着「一个能量的差距」ღ◈ღ，意即让一个半导体「从绝缘到导电所需的最低能量」ღ◈ღ。

　　第一ღ◈ღ、二代半导体的硅与砷化镓属于低带隙材料ღ◈ღ，数值分别为1.12 eV(电子伏特)和1.43 eVღ◈ღ，第三代（宽带隙）半导体的带隙ღ◈ღ，SiC和GaN分别达到3.2eVღ◈ღ、3.4eVღ◈ღ，因此当遇到高温ღ◈ღ、高压ღ◈ღ、高电流时ღ◈ღ，跟一ღ◈ღ、二代比起来WePoker官网下载地址ღ◈ღ，第三代半导体不会轻易从绝缘变成导电ღ◈ღ，特性更稳定ღ◈ღ，能源转换也更好ღ◈ღ。

　　随着5Gღ◈ღ、电动车时代来临ღ◈ღ，科技产品对于高频ღ◈ღ、高速运算ღ◈ღ、高速充电的需求上升ღ◈ღ，硅与砷化镓的温度ღ◈ღ、频率ღ◈ღ、功率已达极限ღ◈ღ，难以提升电量和速度ღ◈ღ；一旦操作温度超过100度时ღ◈ღ，前两代产品更容易故障ღ◈ღ，因此无法应用在更严苛的环境ღ◈ღ；再加上全球开始重视碳排放问题ღ◈ღ，因此高能效ღ◈ღ、低能耗的第三代半导体成为时代下的新宠儿retiyishuღ◈ღ。

　　第三代半导体在高频状态下仍可以维持优异的效能和稳定度WePoker官网下载地址ღ◈ღ，同时拥有开关速度快ღ◈ღ、尺寸小ღ◈ღ、散热迅速等特性ღ◈ღ，当芯片面积大幅减少后ღ◈ღ，有助于简化周边电路设计ღ◈ღ，进而减少模组及冷却系统的体积ღ◈ღ。

　　很多人以为ღ◈ღ，第三代半导体与先进制程一样ღ◈ღ，是从第一ღ◈ღ、二代半导体的技术累积而来ღ◈ღ，其实不尽然ღ◈ღ。从图中来看ღ◈ღ，这三代半导体其实是平行状态ღ◈ღ，各自发展技术ღ◈ღ。

　　了解到前三代半导体差异后ღ◈ღ，我们接着聚焦于第三代半导体的材料——SiC和GaNღ◈ღ，这两种材料的应用领域略有不同ღ◈ღ，目前GaN组件常用于电压900V以下之领域ღ◈ღ，例如充电器ღ◈ღ、基站ღ◈ღ、5G通讯相关等高频产品ღ◈ღ；SiC则是电压大于1200 Vღ◈ღ，比如电动车相关应用ღ◈ღ。

　　SiC 是由硅（Si）与碳（C）组成ღ◈ღ，结合力强ღ◈ღ，在热量上ღ◈ღ、化学上ღ◈ღ、机械上都稳定ღ◈ღ，由于低耗损ღ◈ღ、高功率的特性ღ◈ღ，SiC 适合高压ღ◈ღ、大电流的应用场景ღ◈ღ，例如电动车ღ◈ღ、电动车充电基础设施ღ◈ღ、太阳能及离岸风电等绿色能源发电设备ღ◈ღ。

　　另外ღ◈ღ，SiC 本身是「同质磊晶」技术ღ◈ღ，所以品质好ღ◈ღ、组件可靠度佳ღ◈ღ，这也是电动车选择使用它的主因ღ◈ღ，加上又是垂直元件ღ◈ღ，因此功率密度高ღ◈ღ。

　　现今电动车的电池动力系统主要是200V-450Vღ◈ღ，更高端的车款将朝向800V发展ღ◈ღ，这将是SiC的主力市场ღ◈ღ。不过ღ◈ღ，SiC 晶圆制造难度高ღ◈ღ，对于长晶的源头晶种要求高ღ◈ღ，不易取得ღ◈ღ，加上长晶技术困难ღ◈ღ，因此目前仍无法顺利量产ღ◈ღ，后面会多加详述retiyishuWePoker官网下载地址ღ◈ღ。

　　GaN 为横向组件ღ◈ღ，生长在不同基板上ღ◈ღ，例如 SiC 或 Si 基板ღ◈ღ，为「异质磊晶」技术ღ◈ღ，生产出来的 GaN 薄膜品质较差ღ◈ღ，虽然目前能应用在快充等民生消费领域ღ◈ღ，但用于电动车或工业上则有些疑虑ღ◈ღ，同时也是厂商极欲突破的方向ღ◈ღ。

　　GaN 应用领域则包括高压功率器件（Power）ღ◈ღ、高射频组件（RF）ღ◈ღ，Power 常做为电源转换器ღ◈ღ、整流器ღ◈ღ，而平常使用的蓝牙ღ◈ღ、Wi-Fiღ◈ღ、GPS 定位则是 RF 射频元件的应用范围之一ღ◈ღ。

　　若以基板技术来看ღ◈ღ，GaN 基板生产成本较高ღ◈ღ，因此GaN 组件皆以硅为基板ღ◈ღ，目前市场上的GaN功率元件以GaN-on-Si（硅基氮化镓）以及GaN-on-SiC（碳化硅基氮化镓）两种晶圆进行制造ღ◈ღ。

　　一般常听到的GaN制程技术应用ღ◈ღ，例如上述的GaN RF射频器件及PowerGaNღ◈ღ，都来自GaN-on-Si的基板技术ღ◈ღ；至于GaN-on-SiC基板技术ღ◈ღ，由于碳化硅基板（SiC）制造困难ღ◈ღ，技术主要掌握在国际少数厂商手上ღ◈ღ，例如美国科锐（Cree）ღ◈ღ、II-VI及罗姆半导体（ROHM）ღ◈ღ。

　　第三代半导体（包括SiC基板）产业链依序为基板ღ◈ღ、磊晶ღ◈ღ、设计WePoker官网下载地址ღ◈ღ、制造ღ◈ღ、封装ღ◈ღ，不论在材料ღ◈ღ、IC设计及制造技术上ღ◈ღ，仍由国际IDM厂主导ღ◈ღ，代工生存空间小ღ◈ღ，目前台湾地区的供货商主要集中在上游材料（基板ღ◈ღ、磊晶）与晶圆代工ღ◈ღ。

　　从技术层面来看ღ◈ღ，GaN-on-Si和GaN-on-SiC有不同问题待解决ღ◈ღ，除了制程困难ღ◈ღ、成本高昂外ღ◈ღ，光是材料端的基板ღ◈ღ、磊晶技术难度就高ღ◈ღ，因此未能放量生产ღ◈ღ。GaN-on-Si制程要将氮化镓磊晶长在硅基材上ღ◈ღ，有晶格不匹配的问题须克服ღ◈ღ。

　　至于GaN-on-SiC的关键材料SiC基板ღ◈ღ，制程更是繁杂ღ◈ღ、困难retiyishuღ◈ღ，过程需要长晶ღ◈ღ、切割ღ◈ღ、研磨ღ◈ღ。生产SiC的单晶晶棒比Si晶棒困难ღ◈ღ，时间也更久ღ◈ღ，Si长晶约3天就能制出高度200公分的晶棒ღ◈ღ，但SiC需要7天才能长出2到5公分的晶球ღ◈ღ，加上SiC材质硬又脆WePoker官网下载地址ღ◈ღ，切割ღ◈ღ、研磨难度更高ღ◈ღ。

　　目前SiC基板主要由Creeღ◈ღ、II-VIღ◈ღ、英飞凌（Infineon）ღ◈ღ、意法半导体（STM）ღ◈ღ、ROHMღ◈ღ、三菱电机（Mitsubishi）retiyishuღ◈ღ、富士电机（Fuji Electric）等国际大厂主导ღ◈ღ，以6吋或8寸晶圆为主ღ◈ღ；台厂则以4寸为主ღ◈ღ，6吋晶圆技术尚未规模化生产ღ◈ღ。

　　许多国家将SiC材料视为战略性资源ღ◈ღ，代工厂要取得相对困难ღ◈ღ，原料价格也高ღ◈ღ；相较于SiCღ◈ღ、GaN-on-Si可用于车用市场和快充ღ◈ღ，GaN-on-SiC应用方向不够明确WePoker官网下载地址ღ◈ღ，因此全力投入开发仍需要一段时间ღ◈ღ。返回搜狐ღ◈ღ，查看更多