半导体|厉害了！中国“第三代”半导体，打破西方长期技术垄断汽车|新能源

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【半导体|厉害了！中国“第三代”半导体，打破西方长期技术垄断】

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在新能源高度发展的21世纪，以氮化镓（GaN）、氧化锌(ZnO)、碳化硅（SiC）和金刚石为代表的第三代半导体材料，已经开始崭露头角。

而振奋人心的是，国内半导体研发团队，近期在第三代半导体高击穿功率器件领域，一举打破了海外长期技术垄断。其针对不同领域“自主研发”的3款氮化镓电源芯片，已经有部分成功完成性能测试和可靠性验证。

由于，第三代半导体材料的电子浓度和运动控制更好，具备耐高压、耐高温、功率大、导电性能强、工作速度快和损耗低等优点，制成的高温、高频、抗辐射及大功率电子器件，被广泛应用到了当前市场火爆的5G基站、新能源汽车、电力电子和快充等新兴领域。

其中，碳化硅和氮化镓是当前应用量最大、被外界议论最多的第三代半导体材料。碳化硅是电力电子、电动汽车、充电桩等新能源发展的核心制材，而氮化镓则主要用于LED此类光电子产品和功率放大器等产品研发。

氮化镓禁带宽度、饱和电子迁移速度都比硅禁大3倍，因此在电动车、消费电子和IDC以及其他工业等领域有着更加广泛的用途。（禁带宽度越高优势越大）

禁带宽度，直接决定着半导体器件的耐压性能和最高工作温度。理论上讲，物质导电必须需要有自由电子或者空穴的存在。而自由电子存在的能带为“导带” ，空穴存在的能带为“价带” 。被束缚的电子必须获得一定能量从价带跃迁到导带，才能成为自由电子或者空穴，这个能量的最小值就是“禁带宽度” 。

长期以来，第三代半导体在5G、新能源汽车、PD 快充、光伏发电等领域的市场份额接连开创新高。其中，新能源汽车领域最为突出。就当前来看，大众、丰田、宝马等汽车制造商仍会为下一代车型的DC / DC转换器、车载充电器以及逆变器中的碳化硅（SiC）分立器件或模块，进行合格鉴定。

此种背景下，预计新能源汽车中碳化硅（SiC）功率半导体市场，将会以38％的年复合增长率上升，截至2025年有望超过15亿美元。另据据Yole数据预测，到2025年氮化镓（GaN）市场规模将超过6.8亿美元，相比2020年翻了四倍多。

最后，值得一提的是，由于氮化镓材料具有击穿电压高、最大电流高、噪声系数优良、振荡频率高等优势，还在宇航、军事和国防等领域有着重要作用。由此也可以看到，第三代半导体材料正在抢占下一代信息技术、节能减排技术及国防安全技术的战略制高点，是战略性新兴产业的重要组成部分。中国研发团队此次突破，意义重大。