在第一代半導(dǎo)體材料——硅(Si)、鍺 (Ge) 元素逼近物理極限后，以砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵 (GaP)、磷化銦 (InP) 為代表的第二代便開始走向＂化合物＂；惟因資源稀少性和環(huán)境污染問題，加上電子器件性能不斷提升、對(duì)工作溫度／輻射／功率的要求亦隨之拉高，第二代顯得力有未逮，于是促成了第三代＂寬禁帶＂(Wide Bandgap, WBG) 材料興起，以碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 最受矚目；在擊穿強(qiáng)度 (Breakdown Strength)、熱導(dǎo)率 (Thermal Conductivity) 和電子飽和漂移速度 (Drift Velocity) 具有優(yōu)勢(shì)，意謂：高效率、低損耗，并可將功率器件小型化。
Market Study Report 預(yù)測(cè)，SiC 和 GaN 功率器件市場(chǎng) 2018 年估值為 3.2 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年將達(dá)到 3.08 億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)的年復(fù)合成長(zhǎng)率 (CAGR) 為32.5%。那么具體而微，SiC 與 GaN 有何差別？就物理特性而言，兩者的＂帶隙＂(頻帶寬度，攸關(guān)能量) 在伯仲之間，意即電壓擊穿能力不相上下，但導(dǎo)熱率表現(xiàn)就高低立判了：碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)高于氮化鎵、可耐受更高電壓；且功率密度大、相同的尺寸能處理更多電流，更適合大功率應(yīng)用。以往，碳化硅和氮化鎵常以 600V 或 650V 為界——高壓由 SiC 撐場(chǎng)，需要高速開關(guān)的中、低壓傾向 GaN。
只是，隨著制程技術(shù)的不斷前行，這樣的界線正在上移，已有人提出 900V 以下的應(yīng)用皆是氮化鎵能力所及者，為原本自消費(fèi)電子切入的 GaN 創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)；另 5G 高頻通信及去中心化特性對(duì)功率放大器 (PA) 依賴日深，亦成 GaN 絕佳舞臺(tái)。然而，碳化硅也沒就此停頓，正努力朝更高壓發(fā)展以因應(yīng)更多工業(yè)／汽車的超大動(dòng)力所需；與此同時(shí)，基于設(shè)備及人身安全考慮，連帶催生＂隔離器＂及電路板布局之仿真分析的需求。此外，就在 SiC 和 GaN 競(jìng)合之余，新成員——氧化鎵 (Ga2O3) 正翩然駕臨，可望填補(bǔ) AC-DC 轉(zhuǎn)換等低頻、高壓應(yīng)用區(qū)間。
當(dāng)人們的日常生活越來越離不開電子產(chǎn)品、功率器件越來越重要，寬禁帶半導(dǎo)體，正在競(jìng)逐著他們的輝煌！
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