第四代半導(dǎo)體是新一代半導(dǎo)體材料,包括超寬禁帶半導(dǎo)體材料、超窄禁帶半導(dǎo)體材料,其中超寬禁帶半導(dǎo)體以氧化鎵(Ga2O3)、金剛石(C)、氮化鋁(AIN)等為代表,超窄禁帶半導(dǎo)體以銻化鎵、銻化銦等銻化物為代表。
伴隨人工智能技術(shù)發(fā)展、算力需求提升,硬件端不斷向更小體積、更低功耗等方向發(fā)展,為滿足應(yīng)用需求,第四代半導(dǎo)體材料應(yīng)運(yùn)而生。第四代半導(dǎo)體具備體積小、能耗低、功能強(qiáng)、遷移率高、超寬/窄禁帶等特點(diǎn),在苛刻的環(huán)境下仍能保持良好性能,未來有望替代第三代半導(dǎo)體材料(如碳化硅、氮化鎵等)。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《
2025-2029年第四代半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)供需現(xiàn)狀及行業(yè)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)深度調(diào)查分析報(bào)告》顯示,第四代半導(dǎo)體在超高壓電力電子器件、量子傳感、量子通信、射頻電子發(fā)射器、深紫外光電探測(cè)器等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景,2023年全球第四代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約7.3億元,預(yù)計(jì)2025-2029年,全球第四代半導(dǎo)體市場(chǎng)將以16.0%左右的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。
第四代半導(dǎo)體是國(guó)際科技必爭(zhēng)戰(zhàn)略高地,國(guó)內(nèi)外均在加快四代半導(dǎo)體研制。以氧化鎵為例,氧化鎵是代表性第四代半導(dǎo)體之一,單晶襯底生長(zhǎng)方法包括提拉法(直拉法)、導(dǎo)模法、垂直布里奇曼(VB)法等,由于熔點(diǎn)高、易開裂、高溫易分解,氧化鎵單晶制備難度極大,尤其是大尺寸氧化鎵單晶。
日本企業(yè)引領(lǐng)著氧化鎵技術(shù)創(chuàng)新,市場(chǎng)占比遙遙領(lǐng)先,包括日本Flosfia、日本NCT等,其中日本NCT的氧化鎵半導(dǎo)體研發(fā)項(xiàng)目已被日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)納入“高輸出和高效功率器件/高頻器件材料技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目,該項(xiàng)目隸屬于日本政府推出的“K計(jì)劃”。
近年來,在政府扶持下,我國(guó)氧化鎵研制熱情提升,氧化鎵單晶制備不斷取得突破。我國(guó)氧化鎵相關(guān)研制機(jī)構(gòu)及企業(yè)包括鎵仁半導(dǎo)體、杭州富加鎵業(yè)、北京銘鎵、北京鎵族科技、中國(guó)電科46所、西安郵電大學(xué)等,其中鎵仁半導(dǎo)體利用垂直布里奇曼法成功生長(zhǎng)出了4英寸氧化鎵單晶。
新思界
行業(yè)分析人士表示,氧化鎵是目前第四代半導(dǎo)體的主力方向,我國(guó)重視度不斷提升,“大尺寸氧化鎵半導(dǎo)體材料與高性能器件研究”項(xiàng)目已被納入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)。在政策支持、科技成果轉(zhuǎn)化加快推動(dòng)下,我國(guó)第四代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)力將不斷提升,未來有望實(shí)現(xiàn)彎道超車。
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