GaN和SiC材料的技术难点和特点
目前,第三代半导体材料GaN和SiC已经得到了市场认可和高度关注。在功率半导体的范畴,业内人士认为,除了LED发光和射频,第三代半导体材料SiC的技术难点主要在于衬底缺陷的控制。当前低缺陷密度的衬底材料主要是欧美及日本厂商生产,国内想要突破还需要相当长的一段时间。
同时第三代半导体材料SiC工艺控制难度高、产品批次性波动大导致良率偏低以及主要材料供应被垄断,甚至推导到市场价格一直居高不下,目前只限定在部分应用市场。但相比SiC更低损耗、更高效率以及高电压耐高温等一系列自身特点而言,第三代半导体材料SiC的应用已经开始改变更多行业。
与SiC不同,GaN相对比较复杂。GaN并不是真正意义上的MOSFET,而是HEMT(高电子迁移率晶体管),其开关特性具有MOSFET相近的功能。GaN HEMT是平面导电结构,不依赖于衬底,可以在蓝宝石或者硅衬底上都能实现,但它难以实现常闭型器件。珠海镓未来科技有限公司(简称“镓未来”)市场总监张大江认为,解决方案有两种:一种是在栅极加入P型掺杂,阻断二维电子气,实现常闭功能;另一种是在源极串联低压MOSFET,通过控制低压MOSFET来提供GaN栅极的负压关断,其好处是MOSFET的驱动抗干扰能力强。
除此之外,第三代半导体材料GaN目前的技术难点还来自于其他多方面。工艺的难度上,GaN材料面临器件良率与一致性以及可靠性等问题的挑战;对于氮化镓企业来说,怎么能完善测试内容与流程用最快最准确的方式替客户筛查出工作良好的器件;GaN的高耐热,耐高频,低Vth等特性注定了它与传统硅器件不一样的封装方向;同时应用上,第三代半导体材料GaN的加入颠覆了传统的电源行业,新的电源行业对PWM控制芯片、变压器产商等都有了更高的要求。
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