寬禁帶半導(dǎo)體是尖端軍事和節(jié)能產(chǎn)業(yè)的核心:相比于Si和GaAs材料,以GaN、SiC為代表的寬禁帶半導(dǎo)體憑借擊穿電場強度高、飽和電子遷移率高、熱導(dǎo)率大、介電常數(shù)小、抗輻射能力強等特點,能夠大幅提升電子器件的高壓、高頻、高功率工作性能,在軍事、新能源、電動汽車等領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大。

LED之外,寬禁帶半導(dǎo)體功率器件開始嶄露頭角:目前GaN和SiC最大的應(yīng)用領(lǐng)域為LED行業(yè),形成了100億美元的市場;除此之外,近兩年在微波功率器件和電力電子器件領(lǐng)域開始走向商業(yè)化,我們認為未來兩年GaN和SiC功率器件市場將開始快速發(fā)展,潛在市場容量超過300億美元,未來將在軍事設(shè)備、光伏逆變器、電動汽車等領(lǐng)域開始逐步替代Si和GaAs功率器件;GaN是微波器件的首選,在軍事領(lǐng)域?qū)⒋笳谷_:GaN適用于高頻大功率應(yīng)用,是微波器件最為理想的材料,其功率密度是現(xiàn)有GaAs器件的10倍,將成為下一代雷達技術(shù)的標準,美軍干擾機和“宙斯盾”驅(qū)逐艦的相控陣雷達開始換裝GaN產(chǎn)品,軍用市場將在未來幾年推動GaN微波器件的快速發(fā)展。

電力電子領(lǐng)域?qū)捊麕?strong>半導(dǎo)體能夠降低50%的電力損耗,SiC適用于1200V以上高壓應(yīng)用,GaN適用于中低壓高頻應(yīng)用:SiC單晶制備工藝相對成熟,同質(zhì)外延易于制備縱向結(jié)構(gòu)的器件提高耐壓性能,商業(yè)化的SiC器件耐壓在600~1200V,適用于風(fēng)力發(fā)電、鐵路機車、電網(wǎng)等大功率應(yīng)用;GaN異質(zhì)外延缺陷密度較大,目前只能制備橫向結(jié)構(gòu)的器件,耐壓性能提升較為困難,但是GaN-on-Si成本較低,加之LED行業(yè)存在大量MOCVD外延設(shè)備可以共用,未來有望快速降低成本,廣泛應(yīng)用于UPS、光伏逆變器、電動汽車等領(lǐng)域。

民用領(lǐng)域商業(yè)化加速,國內(nèi)企業(yè)開始切入:2013PCIM和ICSCRM數(shù)家企業(yè)推出6寸SiC晶圓、SiC功率器件和600VGaN功率器件產(chǎn)品,2014年開始都將步入量產(chǎn)階段,顯示出SiC和GaN功率器件在民用市場的商業(yè)化進程開始加速,而國內(nèi)企業(yè)也開始切入這一領(lǐng)域。

SiC的難點在于單晶制備,國內(nèi)從事SiC晶圓生產(chǎn)的主要包括山東天岳和天富熱電,山東天岳已開始對外銷售2~4英寸SiC晶圓,6寸晶圓將于2015年開始量產(chǎn);GaN的難點在于外延生長,LED龍頭三安光電已經(jīng)完成GaNHEMT功率器件的試制,進入樣品測試階段。GaN功率元器件的外延制程同LED相近,并且對外延品質(zhì)要求更高,LED芯片龍頭企業(yè)如三安光電、德豪潤達等憑借在LED外延方面的技術(shù)領(lǐng)先,未來在GaN功率器件領(lǐng)域也將占得一席之地,打開新的利潤增長空間。