半导体小知识：第三代半导体技术的当下与未来
（本篇文篇章共1749字，阅读时间约5分钟）
随着特斯拉在2020年采用第三代半导体器件，诞生20年的第三代半导体技术在近两年来有越来越热之势。究竟什么是第三代半导体？其应用主要面向哪里？未来发展趋势如何？
科闻社近期采访了业内重量级人士Brian Xie先生。以下为采访实录：
科闻社：这两年，第三代半导体的概念越来越热，我们知道您所在的企业是第三代半导体领域的重要一员，能给我们普及下什么是第三代半导体吗？
Brian Xie：第三代半导体一般指禁带宽度大于2.2eV的半导体材料，也称为宽禁带半导体材料。半导体产业发展至今经历了三个阶段，第一代半导体材料以硅为代表；第二代半导体材料砷化镓也已经广泛应用；而以氮化镓和碳化硅、氧化锌、氧化铝、金刚石等宽禁带为代表的第三代半导体材料，具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率，适合于在高温、高压、高功率和高频领域的应用。事实上，第三代半导体实际是一种材料的创新。从产品创新来讲，可以有技术路线的创新、同时还有材料创新、有设计创新、制造创新等。
科闻社：这属于材料的创新，并不是我们所熟悉的类似手机产品的第一代第二代等，突出的是技术迭代。碳化硅材料具体有什么优势呢？
Brian Xie：对的，我们说的第三代半导体实际上是对材料的创新。如前所言，第三代半导体相对于之前的硅基材料，有它本身材料上的优势，但是在器件设计上面，其实它还是沿用了我们硅基产品的设计方法。比如我们说的碳化硅肖特基二极管，它在碳化硅的衬底上面使用了传统的肖特基结构，能够充分发挥**特基开关速度快，反向恢复损耗低的特点，同时又能突破了传统肖特基一般只能做到200V的耐压性能，能够使用在650V，1200V甚至更高的电压应用场景。
科闻社：目前，第三代半导体的应用如何？或者说在半导体市场中占有比例？
Brian Xie：就市场而言，我们预估，五年后，整个半导体，硅基还是主流，占整个市场里80%以上，碳化硅可能也就是20%。硅基，发展了五六十年的历程，它的物理特性被充分地掌握了。另外，从经济性上说，也是当前最为经济的方案，成本上最可控。碳化硅是新材料，从2000年左右正式开始商业化，到最近五年，才开始大规模商用，成本上面，我们看到最近几年有了明显的降低，但是相对于硅材料，其**还是要高出不少。
科闻社：成本的降低，是不是要取决于大规模的应用？第三代半导体的应用方向主要在哪里？
Brian Xie：当前硅器件用已经覆盖我们生活的方方面面。第三代半导体比如碳化硅的主要需求会在汽车和新能源上面。在我们日常生活接触比较多的消费电子这一块，硅基产品以及经济性和易用性，长期会占有主要的市场，碳化硅这类器件可能会用于一些高端的对效率要求比较高的家电。目前来说碳化硅和氮化镓是应用最广泛的第三代半导体材料，但我们也不排除其他材料会得到应用。碳化硅的产品也是在特斯拉开始批量商用后才逐步被市场认可的。
科闻社：可不可以预期第三代半导体在未来的工业或者新能源应用里面成为一个潮流呢？
Brian Xie：肯定是一个主要器件，但是没有办法取代所有硅的产品。还是回到硅的技术很稳定，材料的可控性，经济性方面，包括应用性都很稳定上面。我们今天回头看，我们企业的有些器件，开发了20年、30年的产品，今天还在销售，而且销量不错。为什么客户还在用？功率器件和手机应用处理器(AP)有一个最大的不同是产品的生命周期很长，AP可能每年都会有迭代来适应手机迭代和算力提升的需求，但是功率器件使用寿命非常长，一个生命周期二十年三十年的产品非常常见的，客户也不会轻易去替换。只要保持稳定的设计，不会去更换。这与苹果手机每年都在迭代，CPU每一年都得更新，是两个概念的。
科闻社：材料的创新，在技术的创新，某种意义说，是基础。我们想了解一下，在半导体材料创新上，我们的实力如何？
Brian Xie：实话实说，材料上，我们并不强。就半导体领域，现在**的材料其实在日本和欧美。硅的晶圆厂，日本是**的，包括欧洲的。我们还是差一些。这是基础科学领域，我们不得不承认，数学物理还是弱的。过去我们很多投入都是在面向应用，应用的创新方便了老百姓的生活，但是并没有倒逼基础科学的创新和快速进步，因此才有了很多卡脖子的短板。我相信现在大家已经看到了基础科学这一块的重要性，很多的投入也在向这一方面倾斜，但是这一块还需要长时间的投入和奋斗。
采访整理：李翠玲
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