앞에서 말 했 듯 이 시 는 가장 광범 위 하 게 응용 되 는 반도체 재료 이지 만 고온, 고성능, 고주파 등 병목 을 돌파 할 수 없다.이원 화합물 반도체 재료 인 GaAs / GaN / SiC 는 고성능 밀도, 저 에너지 소모, 고온 저항, 고 발 광 효율 등 특성 을 가지 고 있 으 며, Si 재료 의 부족 을 메 울 수 있 으 며, 무선 주파수, 파워 부속품, 광전자 및 국방 군수 등 응용 분야 에서 의 장점 이 현저 하 다.
본 고 는 Gaas / GaN / SiC 의 기술적 장점 과 5G, 신 에너지 자동차 등 신 흥 분야 에서 의 응용 을 전면적으로 소개 했다.
1. 화합물 반도체 의 성능 비교 우위 가 현저 하고 빠 른 침투 가 예상 된다.
1.1 Gaas / GaN / SiC 의 장점 이 현저 하고 응용 분야 의 포 지 셔 닝 이 다르다.
상용 반도체 재 료 는 원소 반도체 와 화합물 반도체 로 나 뉜 다.원소 반도체 는 단일 원소 로 만들어 진 반도체 재료 이다.주로 실리콘, 게르마늄, 셀렌 등 이 있 는데 실리콘, 게르마늄 의 응용 이 가장 넓다.화합물 반도체 는 이원 계, 삼원 계, 다 원 계 와 유기 화합물 반도체 로 나 뉜 다.이원 화합물 반도체 에는 Ⅲ - V 족 (갈륨 비소, 인화 갈륨, 탄화규소 등) 이 있다.
실리콘 (si) 은 이 르 고 가장 광범 위 하 게 응용 되 는 반도체 재료 이다.최초 로 반도체 트랜지스터 는 게르마늄 (Ge) 기 재 를 사 용 했 으 나 Ge 의 저장량 이 적 고 정제 난이도 가 높 기 때문에 점차적으로 Si 에 의 해 대체 되 었 다.Si 는 저장량 이 풍부 하고 기술 이 성숙 하 며 원가 가 낮 다 는 등 특징 으로 응용 이 가장 광범 위 한 반도체 재료 가 되 었 다. 현 재 는 각종 부속품 과 집적 회로, 전자 정보 통신망 공정 등 분야 에 널리 응용 되 었 으 나 고주파, 고온, 고압, 광학 등 응용 분야 에서 이원 화합물 반도체 재 료 는 더욱 유리 하 다.
이원 화합물 반도체 재료 인 GaAs / GaN / SiC 는 높 은 전력 밀도, 낮은 에너지 소모, 높 은 온도 저항, 높 은 발 광 효율 등 특성 을 가지 고 있어 전파, 파워 부속품, 광전자 및 국방 군공 등 응용 분야 에서 현저 한 장점 을 가진다.
GaAs 는 비교적 중요 하고 기술적 성숙 도가 가장 높 은 화합물 반도체 재료 중 하나 이다.Si 에 비해 GaAs 재 료 는 밴드 폭 이 크 고 전자 이 전 률 이 높 은 특성 을 가지 기 때문에 전파 의 크기 를 현저히 낮 추고 공 모 를 줄 일 수 있 으 며 원가 비교 우 위 를 가진다.GaN 과 SiC 등 신 흥 이원 화합물 반도체 재료 에 비해 Gaas 기술 이 성숙 하고 비교적 뚜렷 한 원가 우 위 를 가진다.GaAs 는 무선 주파수 와 광전자 분야 에 광범 위 하 게 응용 된다.
GaN 은 광 밴드 반도체 로 서 고성능 밀도, 에너지 소모 가 적 고 고주파 에 적합 하 며 광대 역 폭 등 특징 을 가지 기 때문에 주로 전자파, 전력 전자, 광전자 등 분야 에 사용 된다.전자파 의 전파 방향 은 주로 5G 통신 과 위성 통신 등 응용 이 고 전력 전 자 는 소비 전자의 빠 른 충전, 신 에너지 자동차 등 응용 을 포함 하 며 광전자 방향 은 주로 LED 등 분야 이다.현재 GaN 기술 은 아직도 빠 른 발전 단계 에 있 고 원가 가 상대 적 으로 높다.
SiC 는 비교적 높 은 캐리어 이 전 률 을 가지 고 높 은 전류 밀 도 를 제공 할 수 있 으 며 높 은 온도 와 내 고압 에 견 딜 수 있 기 때문에 흔히 파워 부품 으로 사용 된다.SIC 는 전압 600 V 및 그 이상 의 고성능 분야 에서 우세 하 다.GN 과 마찬가지 로 SiC 기술 도 빠 른 발전 단계 에 있 고 원가 가 상대 적 으로 높다.
Gaas / GaN / SiC 응용 분야 가 달라 요.GaAs 는 현재 가장 널리 응용 되 고 있 는 전파 재료 로 전파, 무선 통신 과 특수 응용 에 널리 활용 되 고 있다.GaAs 응용 작업 주파 수 는 주로 8G Hz 이내 이 고 중 저 출력 기기 에 적합 하 다. 예 를 들 어 마이크로 기지 국 과 핸드폰 무선 주파수 재료 등 이다.한편, 고성능 무선 주파수 방향 은 GN 이 뚜렷 한 장점 을 가지 고 5G 홍 기지 국 의 필수 재료 이다. 또한, GN 은 빠 른 충전 재료 로 서 충전기 의 크기 를 현저히 낮 출 수 있 고 전력 소 모 를 줄 일 수 있 으 며 현재 핸드폰 충전 과정 에서 신속히 침투 하고 있다.SiC 는 파워 부품 의 이상 적 인 재료 로 특히 내 고압 분야 (＞ 600 V) 의 성능 비교 우위 가 현저 하고 신 에너지 자동차, 전력 설비 등 분야 에 널리 응용 된다.
1.2 기술 성숙 & 원가 하락, SIC / GaN 의 침투 가속 화
SiC / GaN 기술 이 안정 적 으로 향상 되 고 제품 의 공급 이 신속하게 증가 합 니 다.기 판 및 외연 면 에 서 는 6 인치 SiC 제품 이 양산 되 고 8 인치 기 판 개발 이 완료 되 었 으 며, CC 기 GaN 의 외연 재 료 는 4 인치 와 6 인치 가 공존 하 며, Si Gi Gan 의 외연 주류 사 이 즈 는 6 인치 이 며, 앞으로 6 인치 의 SiC 기 GaN 과 8 인치 의 Si Gi GaN 이 주요 발전 추 세 를 보이 고 있다.
CASA 보고서 에 따 르 면 2019 년 에 각 공장 에서 판매 한 각종 SiC / GaN 제품 의 종 류 는 2017 년 에 비해 6 할 증 가 했 고 2019 년 에 만 321 개의 신제품 을 새로 추 가 했 습 니 다.SiC 전력 전자 부품 은 이미 대부분의 응용 수 요 를 덮 었 고 파워 모듈 의 신제품 출시 가 가속 화 되 었 으 며 2019 년 에 출시 된 모듈 의 신제품 수량 은 전체 제품 의 절반 이상 을 차지 했다. GN 파워 부품 의 성능 은 점차적으로 향상 되 었 고 전파 부품 의 공 급 량 도 향상 되 었 다.
SiC / GaN 기기 의 가격 이 지속 적 으로 하락 하 다.전체적으로 보면 현재 SiC / GaN 기기 의 원가 가 Si 제품 보다 훨씬 높 지만 기술 의 발전 에 따라 제품 의 양 률 이 높 아 지고 규모 효과 가 강해 지면 서 SiC / GaN 기기 의 가격 은 지속 적 으로 하락 했다.출력 제품 의 경우 650 V SIC MOSFET 를 예 로 들 면 제품 가격 은 2018 년 에 3.44 위안 / A 에서 2019 년 말 에 2.24 위안 / A 로 떨 어 졌 다.무선 주파수 제품 의 경우, RF GaN HEMT 는 최근 에 가격 인하 가 더욱 두 드 러 졌 고, 2019 년 말 평균 가격 은 2018 년 보다 23% 가까이 떨 어 졌 다.
SiC / GaN 기기 의 기술 성숙 & 원가 하락 에 힘 입 어 SiC / GaN 기기 의 침투 가 가속 화 될 전망 입 니 다.SiC / GaN 파워 제품 의 성능 향상 에 힘 입 어 신 에너지 자동차, 빠 른 충전 등 시장 에서 광범 위 하 게 응용 할 전망 이다. Yole 예측 에 따 르 면 2023 년 에 SiC, GaN 전력 전자 부품 의 시장 규 모 는 각각 14 억 과 3.7 억 달러 로 증 가 했 고 시장 보급률 은 각각 3.75% 와 1% 에 달 할 것 이다.가 n 주파수