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半導體市場拐點或將在2015年

時間:2013-08-29

來源:網絡轉載

導語:晶圓制造工藝成熟度加快,新型功率器件研發加速,市場拐點或將出現在2015年,市場規模將加速增長。

第一代半導體硅(Si),主要應用在數據運算領域,第二代半導體砷化鎵(GaAs),主要應用在通信領域,兩者都有一定的局限性,而第三代寬禁帶半導體碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN),以其高溫下的穩定性、高效的光電轉化能力、更低的能量損耗等絕對優勢,可以被廣泛應用的各個領域,無論是消費電子設備、照明、新能源汽車、風力發電機、飛機發動機,還是導彈和衛星,都對這種高性能的半導體有著極大的期待,其單克價值遠高于黃金!

2009年9月,奧巴馬政府頒布了《政府的創新議程》,期待以新能源革命作為整個國家工業和經濟體系轉換的推動力,通過多種措施,大力發展新能源、節能環保、新一代信息與網絡技術、生物技術、航空航天及海洋等新興產業,搶占國際金融危機催生下的世界新一輪科技與產業革命的制高點。
 
所有這些新興產業的核心就是寬禁帶半導體技術,新能源產業需要逆變器、節能環保需要節能電機、信息技術需要高效率的集成電路、航空航天需要更小巧的零部件。除此之外,以國防軍工為代表的傳統產業,如果想要提升產業水平,同樣需要新一代的半導體技術。
 
為此,2013年5月9日,美國奧巴馬政府宣布成立三個新的國家制造業創新學院,分別是“數字化制造和設計創新”(DMDI)學院、“輕量制造和現代金屬制造創新”(LM3I)學院及能源部領導的“清潔能源制造創新學院”。美國能源部網站顯示,“清潔能源制造創新學院”將重點聚焦“寬禁帶(WBG)半導體電力電子器件”技術的研究和發展,認為該技術將廣泛應用于多個行業和市場,具備變革性的突破力量,將其上升到國家戰略的高度,確保美國在這一領域的優勢地位。
 
與美國相比,中國顯然還沒有足夠意識到寬禁帶半導體技術所能帶來的扭轉
 
乾坤的力量。國內雖然對SiC和GaN等寬禁帶半導體材料的性質有一定的研究,但在產業化方面遠遠落后于美國、日本、韓國和歐洲。特別是在最核心的晶體生長領域,由于該技術涉及國防,美國等西方國家對中國實行禁運,中國只能依靠自主研發,實現技術上的突破,目前僅有屈指可數的幾家企業擁有基本的技術能力,在相關的電子器件方面就更不用提了,幾乎完全依賴于國外進口。寬禁帶半導體技術關系著國家的未來,其技術水平的高低將直接影響中國工業未來的發展進程。相信政府和市場終將認識到這一技術的重要性,寬禁帶半導體,一個新的時代即將來臨!
材料 碳化硅和氮化鎵最有前景
 
第三代半導體中SiC(碳化硅)單晶和GaN(氮化鎵)單晶脫穎而出,最有發展前景。第三代半導體主要包括SiC單晶、GaN單晶、ZnO單晶和金剛石,其中又以SiC和GaN為最核心的材料。SiC擁有更高的熱導率和更成熟的技術,而GaN直接躍遷、高電子遷移率和飽和電子速率、成本更低的優點則使其擁有更快的研發速度。兩者的不同優勢決定了應用范圍上的差異,在光電領域,GaN占絕對的主導地位,而在其他功率器件領域,SiC適用于1200V以上的高溫大電力領域,GaN則更適用900V以下的高頻小電力領域。目前來看,未來2-3年內,兩者仍然難分高下。
 
應用 有望全面取代傳統半導體
 
寬禁帶半導體應用領域寬廣,未來有望全面取代傳統半導體。(1)耐高溫使得寬禁帶半導體可以適用于工作溫度在650℃以上的軍用武器系統和航空航天設備中;(2)大功率在降低自身功耗的同時提高系統其它部件的能效,可節能20%-90%;(3)高頻特性可以極大提高雷達效率,在維持覆蓋的前提下減少通信基站的數量,更可以實現更高速IC芯片的制造;(4)寬禁帶使得高亮度白光LED照明成為可能,同時可降低電力損耗47%;(5)抗輻射可以減少設備受到的干擾,延長航空航天設備的使用壽命的同時極大的降低重量。
 
拐點 市場拐點或將在2015年
 
晶圓制造工藝成熟度加快,新型功率器件研發加速,市場拐點或將出現在2015年,市場規模將加速增長。預計晶圓制造工藝在未來2~3年會有大幅改進,產量的增加將使得成本快速下降,2015年SiC器件價格有望下降到2012年的一半左右,GaN器件的價格也可能進一步下降,IMS預計2015年SiC和GaN功率器件市場規模有望接近5億美元,2020年將達到20億美元,相比2012年提高20倍。其中,增長最快的應用市場可能是UPS與電動汽車,工業驅動器、PV逆變器次之。
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