功率器件領域已經(jīng)進入到Si（硅）、SiC（碳化硅）、GaN（氮化鎵）三種半導體材料并用的時代。過去，人們一直利用硅的加工性能良好的特點，借助精雕 細琢的元件結構，提高功率器件的性能并擴大其應用?，F(xiàn)在，利用寬能隙材料，也就是化合物半導體制造的器件也投入實用，在提高能效、電源系統(tǒng)小型化、提高耐 壓等方面，其性能已經(jīng)達到了硅器件無法企及的高度。

　　現(xiàn)在，有3種材料都在使用的廠商，也有集中于一種材料開拓用途的廠商，各家功率器件廠商之間，在保有的技術和業(yè)務方針上存在差別。

　　此次，日經(jīng)技術在線以“功率半導體的主角是哪種材料”為主題，邀請到了經(jīng)常與眾多客戶企業(yè)的系統(tǒng)開發(fā)者接觸、貼近使用現(xiàn)場的功率器件廠商的工程師，請他們 介紹三種材料在現(xiàn)場應用的實際情況。要事先聲明的是，工程師們回答的內(nèi)容只是個人見解，并不代表其所屬企業(yè)的觀點。

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　　【Q1】按照目前的設想，Si、SiC、GaN三種功率器件的用途有什么差別？

　　【回答】大容量應用使用SiC器件，電子產(chǎn)品電源的小型化適合使用GaN器件

　　化合物半導體類的功率器件，應該首先會從替換現(xiàn)有硅器件更有利的高附加值應用開始普及，然后從高耐壓高輸出功率的應用開始，大范圍更新?lián)Q代。能發(fā)揮高速工 作的優(yōu)勢、耐壓為600V或650V以上的用途估計將采用GaN器件，耐壓為1.2kV以上的用途估計將采用SiC器件。

　　SiC器件可以采用立式結構，用于大容量用途比較具有優(yōu)勢。而GaN器件適合橫式結構，可以應用于GaAs HEMT等能夠發(fā)揮高速開關優(yōu)勢的用途。電路頻率升高后，原來在電源電路中占較大空間的變壓器隨之縮小，整個電源電路趨于小型化。有助于實現(xiàn)個人電腦、手 機、服務器電源的小型化和低功耗化。

　　【Q2】哪些用途是必須使用SiC和GaN等化合物半導體才能實現(xiàn)的？

　　【回答】純電動汽車和混合動力車的電機控制系統(tǒng)

　　SiC器件的主要用途應該是車載設備?？梢允辜冸妱悠?、混合動力車的電機控制系統(tǒng)損失的功率降低到1/10，實現(xiàn)低功耗化。將現(xiàn)在配備的硅制IGBT替 換為SiC制MOSFET，可以實現(xiàn)高速開關。如果開發(fā)出能充分發(fā)揮這一優(yōu)勢的電源電路，將非常有助于高耐壓、大功率電路的小型化。而且還能實現(xiàn)高溫下工 作，從而省去散熱部件，還能降低總成本。

　　【Q3】三種器件是會繼續(xù)并存，還是會最終統(tǒng)一為一種？

　　【回答】化合物半導體器件的應用會擴大，但硅器件不會被淘汰

　　SiC器件隨著成本不斷降低，已經(jīng)進入普及階段。而GaN器件還要先明確有哪些用途、采用有哪些好處。即使化合物器件在進化，企業(yè)也并不打算替換掉電源電 路使用的所有的硅器件。因為在使用中，低電壓部分依然存在，在這些地方，硅器件應該還會繼續(xù)保持主流地位。