第一代半導(dǎo)體材料Si點(diǎn)燃了信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“星星之火”，而Si材料芯片也成就了“美國(guó)硅谷”高科技產(chǎn)業(yè)群，促使英特爾等世界半導(dǎo)體巨頭的誕生，95%以上的半導(dǎo)體器件和99%以上的集成電路都是由Si材料制作。

目前全球40%能量作為電能被消耗，而電能轉(zhuǎn)換最大耗散是半導(dǎo)體功率器件。曾經(jīng)的“中流砥柱”Si功率器件已日趨其發(fā)展的材料極限，難以滿足當(dāng)今社會(huì)發(fā)展對(duì)于高頻、高溫、高功率、高能效、耐惡劣環(huán)境以及輕便小型化的新需求。以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體材料憑借其優(yōu)異屬性，將成為突破口，正在迅速崛起。

SiC作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，不但擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好，還具有載流子飽和漂移速度高、熱導(dǎo)率高等特點(diǎn)，可以用來(lái)制造各種耐高溫的高頻、高效大功率器件，應(yīng)用于Si器件難以勝任的場(chǎng)合。

以SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)在LED半導(dǎo)體照明領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用之后，不斷取得新突破，將被廣泛應(yīng)用于光電子器件、電力電子器件等領(lǐng)域，以其優(yōu)異的半導(dǎo)體性能在各個(gè)現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域都將發(fā)揮重要革新作用，應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力巨大。

其中，科銳(Nasdaq：CREE)SiC基MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)技術(shù)獲得顯著提升，能夠在1700V電壓下工作，開關(guān)損耗僅為采用傳統(tǒng)Si基IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)的1/6，在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)還能減少配套零部件的物料成本，從而在系統(tǒng)層面顯著節(jié)約開支，可完全顛覆電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域現(xiàn)有規(guī)則，開啟更多令人振奮的設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

據(jù)悉，2014年1月15日，美國(guó)政府正式宣布全力支持以SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體，旨在引領(lǐng)針對(duì)下一代電力電子的制造業(yè)創(chuàng)新。計(jì)劃在未來(lái)的5年里，通過使以SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)擁有當(dāng)前Si基電力電子技術(shù)的成本競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)下一代節(jié)能高效大功率電力電子芯片和器件，從而引領(lǐng)包括消費(fèi)類電子、工業(yè)設(shè)備、通訊、清潔能源等在內(nèi)的多個(gè)全球最大規(guī)模、最快增長(zhǎng)速度的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，全面提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力并創(chuàng)造高薪就業(yè)機(jī)會(huì)。

2014 年11月7日，國(guó)家科技部曹健林副部長(zhǎng)在其主題報(bào)告“開放創(chuàng)新融合-科技大跨界時(shí)代的產(chǎn)業(yè)發(fā)展”中指出：從諾貝爾物理獎(jiǎng)的半導(dǎo)體技術(shù)分布來(lái)看，未來(lái)將是第三代半導(dǎo)體，是整個(gè)業(yè)界努力的一個(gè)方向。第三代半導(dǎo)體技術(shù)將在能源、節(jié)能減排、國(guó)防安全、新一代信息技術(shù)和人類生活等各個(gè)方面產(chǎn)生巨大的影響。第三代半導(dǎo)體，是解決低碳、智能、綠色發(fā)展的突破口。第三代半導(dǎo)體，將引領(lǐng)下一代技術(shù)和應(yīng)用的戰(zhàn)略變革。

以 SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體，能夠在更高溫度和更高電壓及頻率的環(huán)境下正常工作，同時(shí)消耗更少的電力、具有更強(qiáng)的持久性和可靠性，這將為下一代擁有更小體積、更快速度、更低成本、更高效率的電力電子產(chǎn)品(包括個(gè)人電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、可再生能源聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)規(guī)模的變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、更智能化及更靈活的電網(wǎng)、移動(dòng)信息大數(shù)據(jù)時(shí)代服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)等)提供飛躍的機(jī)遇。

在 LED半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，SiC技術(shù)同樣發(fā)揮了重要影響和引領(lǐng)作用。SiC襯底，有效地解決了襯底材料與GaN的晶格匹配度問題，減少了缺陷和位錯(cuò)，更高的電光轉(zhuǎn)換效率從根本上帶來(lái)更多的出光和更少的散熱?？其J開創(chuàng)性的SC5技術(shù)平臺(tái)和超大功率XHPLED器件基于業(yè)界最強(qiáng)的SiC技術(shù)，在LED外延結(jié)構(gòu)和芯片架構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)了諸多重要技術(shù)提升，并且開發(fā)出經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的先進(jìn)光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最佳散熱性能和光學(xué)性能，并且使得系統(tǒng)層面的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械學(xué)成本大幅降低。

LED 半導(dǎo)體照明本身是以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)突破口!其有效地解決了襯底材料與GaN的晶格匹配度問題，減少了缺陷和位錯(cuò)，更高的電光轉(zhuǎn)換效率從根本上帶來(lái)更多的出光和更少的散熱。基于此，303lm/W大功率LED實(shí)驗(yàn)室光效記錄誕生，高密度級(jí)LED技術(shù)可實(shí)現(xiàn)尺寸更小、性能更高、設(shè)計(jì)更具靈活性的LED照明系統(tǒng)，開創(chuàng)性的SC5技術(shù)平臺(tái)和超大功率XHPLED器件可實(shí)現(xiàn)LED照明系統(tǒng)最高40%成本降低。

隨著SiC生產(chǎn)成本的降低，SiC半導(dǎo)體正在憑借其優(yōu)良的性能逐步取代Si半導(dǎo)體，打破Si基由于材料本身性能的所遇到瓶頸。無(wú)疑，它將引發(fā)一場(chǎng)類似于蒸汽機(jī)一樣的產(chǎn)業(yè)革命!

1.SiC材料應(yīng)用在高鐵領(lǐng)域，可節(jié)能20%以上，并減小電力系統(tǒng)體積;

2.SiC材料應(yīng)用在新能源汽車領(lǐng)域，可降低能耗20%;

3.SiC材料應(yīng)用在家電領(lǐng)域，可節(jié)能50%;

4.SiC材料應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，可提高效率20%;

5.SiC材料應(yīng)用在太陽(yáng)能領(lǐng)域，可降低光電轉(zhuǎn)換損失25%以上;

6.SiC材料應(yīng)用在工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域，可節(jié)能30%-50%;

7.SiC材料應(yīng)用在超高壓直流輸送電和智能電網(wǎng)領(lǐng)域，可使電力損失降低60%，同時(shí)供電效率提高40%以上;

8.SiC材料應(yīng)用在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，可幫助數(shù)據(jù)中心能耗大幅降低(當(dāng)前全球300萬(wàn)臺(tái)數(shù)據(jù)中心每小時(shí)耗電量約為3000萬(wàn)千瓦);

9.SiC材料應(yīng)用在通信領(lǐng)域，可顯著提高信號(hào)的傳輸效率和傳輸安全及穩(wěn)定性;

10.SiC材料可使航空航天領(lǐng)域，可使設(shè)備的損耗減小30%-50%，工作頻率高3倍，電感電容體積縮小3倍，散熱器重量大幅降低。

2014 年伊始，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬親自主導(dǎo)成立了以SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。這一舉措的背后，是美國(guó)對(duì)以SiC半導(dǎo)體為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)力支持。據(jù)了解，這個(gè)產(chǎn)業(yè)目前已經(jīng)獲得美國(guó)聯(lián)邦和地方政府總計(jì)1.4億美元的合力支持。而早在2013年日本政府就將SiC納入“首相戰(zhàn)略”，認(rèn)為未來(lái)50%的節(jié)能要通過它來(lái)實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造清潔能源的新時(shí)代。

正如美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在該產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會(huì)上所提到，以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體技術(shù)將可使筆記本電腦適配器的體積減少80%，也可以將一個(gè)變電站的體積縮小至一個(gè)手提箱的大小規(guī)格?；蛟S，這正是SiC半導(dǎo)體的魅力之所在。

未來(lái)，由半導(dǎo)體SiC材料制作成的功率器件將支撐起當(dāng)今節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨向，成為節(jié)能設(shè)備最核心的部件，因此半導(dǎo)體SiC功率器件也被業(yè)界譽(yù)為功率變流裝置的“CPU”、綠色經(jīng)濟(jì)的“核芯”。