在新世紀(jì)伊始,，氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)已經(jīng)達(dá)到了足夠的成熟度,，并獲得了足夠的吸引力，將其他潛在的替代品拋在腦后,，引起全球工業(yè)制造商的足夠重視,。

在接下來的幾年里，重點(diǎn)是研究與材料相關(guān)的缺陷,，為新材料開發(fā)一個(gè)定制的設(shè)計(jì),、工藝和測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施，并建立一個(gè)某種程度上可重復(fù)的無源(二極管)器件和幾個(gè)有源器件(MOSFET,、HEMT,、MESFET、JFET或BJT),，這些器件開始進(jìn)入演示階段并能夠證明寬帶隙材料帶來的無可爭(zhēng)辯的優(yōu)勢(shì),。寬帶隙材料可以使半導(dǎo)體的工作頻率降低10倍，從而使電路的工作頻率降低10倍,。

對(duì)于這兩種材料,，仍有一些挑戰(zhàn)有待解決：

GaN非常適合低功率和中等功率，主要是消費(fèi)類應(yīng)用,，似乎允許高度的單片集成一個(gè)或多個(gè)功率開關(guān)并與驅(qū)動(dòng)電路共同封裝,。有可能在在最先進(jìn)的8-12“混合信號(hào)晶圓制造廠制造功率轉(zhuǎn)換IC。

然而,，由于鎵被認(rèn)為是一種稀有,、無毒的金屬，在硅生產(chǎn)設(shè)施中作為受主可能會(huì)產(chǎn)生副作用,，因此對(duì)許多制造工藝步驟(如干法蝕刻,、清洗或高溫工藝)的嚴(yán)格分離仍然是一項(xiàng)關(guān)鍵要求。

此外,，GaN是以MO-CVD外延工藝在SiC等晶格不匹配的載流子上或更大的晶圓直徑(通常甚至在硅上)上沉積,，這會(huì)引起薄膜應(yīng)力和晶體缺陷，這主要導(dǎo)致器件不穩(wěn)定,，偶爾會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的故障,。

GaN功率器件是典型的橫向HEMT器件，它利用源極和漏極之間固有的二維電子氣通道進(jìn)行導(dǎo)通供電,。

另一方面,，地殼中含有豐富的硅元素,，其中30%是由硅組成的。工業(yè)規(guī)模的單晶碳化硅錠的生長(zhǎng)是一種成熟的,、可利用的資源,。最近，先驅(qū)者已經(jīng)開始評(píng)估8英寸晶圓,，有希望在未來五(5)年內(nèi),，碳化硅制造將擴(kuò)展到8英寸晶圓制造線。

SiC肖特基二極管和SiC MOSFET在市場(chǎng)上的廣泛應(yīng)用為降低高質(zhì)量襯底,、SiC外延和制造工藝的制造成本提供了所需的縮放效應(yīng)。通過視覺和/或電應(yīng)力測(cè)試消除晶體缺陷,，這對(duì)較大尺寸芯片的產(chǎn)量有較大的影響,。此外，還有一些挑戰(zhàn),，歸因于低溝道遷移率,，這使得SiC fet在100-600V范圍內(nèi)無法與硅FET競(jìng)爭(zhēng)。

市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)意識(shí)到垂直供應(yīng)鏈對(duì)于制造GaN和SiC產(chǎn)品的重要性,。需要有專業(yè)基礎(chǔ)的制造能力,，包括晶體生長(zhǎng)、晶圓和拋光,、外延,、器件制造和封裝專業(yè)知識(shí)，包括優(yōu)化的模塊和封裝,，考慮到快速瞬態(tài)和熱性能或?qū)拵镀骷?WBG)的局限性,，考慮最低的成本，最高的產(chǎn)量和可靠性,。

隨著廣泛和有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品組合和全球供應(yīng)鏈的建立,，新的焦點(diǎn)正在轉(zhuǎn)向產(chǎn)品定制，以實(shí)現(xiàn)改變游戲規(guī)則的應(yīng)用程序,。硅二極管,、igbt和超結(jié)mosfet的替代品為WBG技術(shù)的市場(chǎng)做好了準(zhǔn)備。

在根據(jù)選擇性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)整電氣性能以繼續(xù)提高功率效率,、擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)范圍,、減少重量、尺寸和組件數(shù)量,，并在工業(yè),、汽車和消費(fèi)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新穎、突破性的最終應(yīng)用,，還有很多潛力,。

實(shí)現(xiàn)循環(huán)快速設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素是精確的spice模型,，包括熱性能和校準(zhǔn)封裝寄生體，可用于幾乎所有流行的模擬器平臺(tái),，以及快速采樣支持,、應(yīng)用說明、定制的SiC和GaN驅(qū)動(dòng)IC以及全球支持基礎(chǔ)設(shè)施,。

接下來的十(10)年將見證另一次歷史性的變革,，基于GaN和SiC的功率半導(dǎo)體將推動(dòng)電力電子封裝集成和應(yīng)用的根本性發(fā)明。

在這一過程中,，硅器件將幾乎從功率開關(guān)節(jié)點(diǎn)上消失,。盡管如此，他們?nèi)詫⒗^續(xù)在高度集成的功率集成電路和低電壓環(huán)境中尋求生存,。