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发布时间：2026-02-13 02:36:08

文章来源：wepoker下载电子

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

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

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

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

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

　　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◈✿✿◈，同时拥有开关速度快◈✿✿◈、尺寸小◈✿✿◈、散热迅速等特性◈✿✿◈，当芯片面积大幅减少后◈✿✿◈，有助于简化周边电路设计◈✿✿◈，进而减少模组及冷却系统的体积◈✿✿◈。

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

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

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

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

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

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

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

　　若以基板技术来看◈✿✿◈，GaN 基板生产成本较高◈✿✿◈，因此GaN 组件皆以硅为基板◈✿✿◈，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◈✿✿◈。

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

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

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

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

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

　　许多国家将SiC材料视为战略性资源◈✿✿◈，代工厂要取得相对困难◈✿✿◈，原料价格也高◈✿✿◈；相较于SiC◈✿✿◈、GaN-on-Si可用于车用市场和快充◈✿✿◈，GaN-on-SiC应用方向不够明确◈✿✿◈，因此全力投入开发仍需要一段时间◈✿✿◈。返回搜狐◈✿✿◈，查看更多wepoker安卓下载◈✿✿◈，家电行业半导体电子◈✿✿◈！