禁帶寬度是半導(dǎo)體材料的一個(gè)重要特征參量，其大小主要決定于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。禁帶越寬，意味著電子躍遷到導(dǎo)帶所需的能量越大，也意味著材料能承受的溫度和電壓越高，越不容易成為導(dǎo)體；禁帶越窄，意味著電子躍遷到導(dǎo)帶所需的能量越小，也意味著材料能承受的溫度和電壓越低，越容易成為導(dǎo)體。
圖 主要半導(dǎo)體材料的禁帶寬度與吸收邊波長
根據(jù)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度的不同，可分為寬禁帶半導(dǎo)體材料和窄禁帶半導(dǎo)體材料。若禁帶寬度Eg< 2.3eV（電子伏特），則稱為窄禁帶半導(dǎo)體，如鍺(Ge)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)以及磷化銦(InP)；若禁帶寬度Eg＞2.3eV則稱為寬禁帶半導(dǎo)體，如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、H碳化硅(HSiC)、H碳化硅(HSiC)、氮化鋁(AlN)以及氮化鎵鋁(ALGaN)等。寬禁帶半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、飽和電子漂移速度高、熱導(dǎo)率大、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，非常適合于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件。
隨著硅（Si）與化合物半導(dǎo)體材料（GaAs、GaP、InP等）在光電子、電力電子和射頻微波等領(lǐng)域器件性能的提升面臨瓶頸，不足以全面支撐新一代信息技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，難以應(yīng)對(duì)能源與環(huán)境面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，寬禁帶半導(dǎo)體材料迎來廣闊的發(fā)展機(jī)遇。
在寬禁帶半導(dǎo)體材料中，SiC和GaN最受關(guān)注，由于其寬帶隙特性可以進(jìn)一步提高功率器件的性能，因此尤其受到功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的青睞。據(jù)預(yù)測(cè)， SiC和GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將在2020年達(dá)到近10億美元，主要推動(dòng)力來自混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車、電力和光伏逆變器等方面的需求。市場(chǎng)的滲透也在增長，特別是在中國，肖特基二極管、MOSFET、結(jié)柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET）和其他SiC分立器件已經(jīng)出現(xiàn)在量產(chǎn)汽車DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載電池充電器之中。
在應(yīng)用上，SiC 和GaN的優(yōu)勢(shì)也是互補(bǔ)的。GaN擁有更高的熱導(dǎo)率和更成熟的技術(shù)，而GaN 直接躍遷、高電子遷移率和飽和電子速率、成本更低的優(yōu)點(diǎn)則使其擁有更快的研發(fā)速度。兩者的不同優(yōu)勢(shì)決定了應(yīng)用范圍上的差異。SiC的市場(chǎng)應(yīng)用偏向高頻小電力領(lǐng)域，集中在1000V以下；而SiC 適用于1200V 以上的高溫大電力領(lǐng)域，兩者的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了新能源汽車、光伏、機(jī)車牽引、智能電網(wǎng)、節(jié)能家電、通信射頻等大多數(shù)具有廣闊發(fā)展前景的新興應(yīng)用市場(chǎng)。
與GaN 相比，SiC熱導(dǎo)率是GaN 的三倍以上，在高溫應(yīng)用領(lǐng)域更有優(yōu)勢(shì)；同時(shí)SiC單晶的制備技術(shù)相對(duì)更成熟，所以SiC 功率器件的種類遠(yuǎn)多于GaN。 但是GaN并不完全處于劣勢(shì)，甚至被稱為SiC器件獲得成長的最大抑制因素。隨著GaN制造工藝在不斷進(jìn)步，在GaN-on-Si外延片上制造的GaN器件具有相當(dāng)?shù)偷某杀荆仍赟iC晶片上制造任何產(chǎn)品都更為容易。由于這些原因，GaN晶體管可能會(huì)成為2020年代后期逆變器中的首選，優(yōu)于較昂貴的SiC MOSFET。數(shù)據(jù)顯示，2023年全球GaN器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到224.7億美元。
基于SiC、GaN功率器件的前景可期，已吸引眾多公司進(jìn)入這一市場(chǎng)，英飛凌、恩智浦、安森美、ST、德州儀器、羅姆、TDK、松下、東芝、等實(shí)力選手也紛紛加入戰(zhàn)局。在國內(nèi)電源管理IC廠商中，也有包括矽力杰、晶豐、士蘭微、芯朋微、東科、比亞迪等戰(zhàn)將，但顯然這一市場(chǎng)仍以日美歐廠商為主角。
我國早已經(jīng)在大力扶持第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2016年國務(wù)院就出臺(tái)了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，明確提出以第三代半導(dǎo)體材料等為核心，搶占先進(jìn)電子材料技術(shù)的制高點(diǎn)。