GaN和SiC材料的技術難點和特點
目前,第三代半導體材料GaN和SiC已經得到了市場認可和高度關注。在功率半導體的范疇,業內人士認為,除了LED發光和射頻,第三代半導體材料SiC的技術難點主要在于襯底缺陷的控制。當前低缺陷密度的襯底材料主要是歐美及日本廠商生產,國內想要突破還需要相當長的一段時間。
同時第三代半導體材料SiC工藝控制難度高、產品批次性波動大導致良率偏低以及主要材料供應被壟斷,甚至推導到市場價格一直居高不下,目前只限定在部分應用市場。但相比SiC更低損耗、更高效率以及高電壓耐高溫等一系列自身特點而言,第三代半導體材料SiC的應用已經開始改變更多行業。
與SiC不同,GaN相對比較復雜。GaN并不是真正意義上的MOSFET,而是HEMT(高電子遷移率晶體管),其開關特性具有MOSFET相近的功能。GaN HEMT是平面導電結構,不依賴于襯底,可以在藍寶石或者硅襯底上都能實現,但它難以實現常閉型器件。珠海鎵未來科技有限公司(簡稱“鎵未來”)市場總監張大江認為,解決方案有兩種:一種是在柵極加入P型摻雜,阻斷二維電子氣,實現常閉功能;另一種是在源極串聯低壓MOSFET,通過控制低壓MOSFET來提供GaN柵極的負壓關斷,其好處是MOSFET的驅動抗干擾能力強。
除此之外,第三代半導體材料GaN目前的技術難點還來自于其他多方面。工藝的難度上,GaN材料面臨器件良率與一致性以及可靠性等問題的挑戰;對于氮化鎵企業來說,怎么能完善測試內容與流程用最快最準確的方式替客戶篩查出工作良好的器件;GaN的高耐熱,耐高頻,低Vth等特性注定了它與傳統硅器件不一樣的封裝方向;同時應用上,第三代半導體材料GaN的加入顛覆了傳統的電源行業,新的電源行業對PWM控制芯片、變壓器產商等都有了更高的要求。
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