5G、快充、新能源，「第三代半导体」加速弯道超车|芯征程 | 新能源汽车( 二 ) 半导体材料|新能源汽车

2. 氮化镓（GaN）
在氮化镓（GaN）领域，由于该材料生长速率慢，反应副产物多，生产工艺复杂，大尺寸单晶生长困难，目前氮化镓单晶生长尺寸在2英寸和4英寸，一般不作为衬底材料，而是采用异质外延技术生长GaN-on-SiC器件、GaN-on-Si器件以及蓝宝石基氮化镓外延器件等。
在器件及应用方面，首先，GaN-on-SiC器件、GaN-on-Si器件可作为微波射频器件，应用于5G 通信、雷达预警、卫星通讯等方面。
此外，GaN宽带隙功率晶体管可以在高压和高开关频率条件下提供高功率效率，使其能够应用于智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等电力电子方向，其性能远远超过硅MOSFET产品。
比如，小米、华为、OPPO等手机企业所推出的60W、65W，甚至100W、120W快充技术，正是基于GaN材料打造的。
SiC的性能使其在高于1200V的高电压、大功率应用上颇具优势，而GaN功率器件更适合40-1200V的高频应用，尤其是在600V/3KW以下的应用场合。
最后，基于硅衬底GaN还可制造蓝光LED和白光LED，GaN因其材料的高频特性是制备紫外光器件的良好材料，可应用在包括灭火抑爆系统、紫外制导、紫外通信等在内的军事领域，以及火焰探测、电晕放电检测、医学监测诊断等在内的民用领域。GaN基紫外激光器在紫外固化、紫外杀菌等领域也是当前国际上的研究热点。
3. 其他种类
除SiC、GaN外，第三代半导体还包括众多其他材料，包括III族氮化物（AlN、InGaN、InAlN、AlGaN、AlInGaN等）、氧化物半导体（包括ZnO, CaTiO3, IGZO, β-Ga2O3 ,TiO2）以及金刚石半导体等。
对于氮化物半导体材料而言，AlGaN多用于紫外发光二极管，具有热导率高、电阻率大、紫外光透过率高、击穿场强高、抗辐射能力强等优点，能够应用在高温、高频、抗辐射及大功率器件等方面，而InGaN则能够应用在LED和LD等行业。
对于氧化物半导体材料而言，其氧化锌（ZnO）、氧化镓（Ga2O3）、钙钛矿（CaTio3）等化合物普遍具有相对较大禁带宽度、较大激子结合能，可用于光电器件和功率电子器件以及激光器件的制造。
值得一提的是，ZnO是发展短波长光电子器件的优选材料，而β-Ga2O3尤为适用于大功率高亮度发光器件。此外，钙钛矿金属氧化物和钙钛矿卤化物也可分别用于微纳光电子器件及太阳能电池方面。
最后，金刚石半导体室温禁带宽度约为5.47eV，为所有元素半导体材料中带隙最宽的材料，其半导体器件能够在高频、高功率、高电压，以及强辐射等十分恶劣的环境中运行，并且从紫外光到红远外光很宽的波长范围内具有很高的光谱透射性能，是大功率红外激光器和探测器的光学窗口材料。
近年来，由于金刚石掺杂的突破，各种金刚石器件包括深紫外光发光二极管、深紫外探测器、生物传感器、高压大电流肖特基二极管、高频高功率场效应晶体管等也不断研制成功。
二、美国一家独大，国产快速崛起，2025迎来产业爆发由于第三代半导体仍是个新兴技术，全球市场处于初期阶段，欧美、日本等由于产业起步较早，发展较为成熟，近年来还不断扩大产能，推动产业链协同，目前仍占据着产业主要话语权。
第三代半导体产业链主要包含衬底、外延材料、器件设计、制造、模块和应用这几个环节。
芯谋研究院分析师钟宇飞认为，从衬底来看，目前我国与国际领先水平差距较大，普遍在3年以上；
外延与器件设计方面，由于技术相对简单，门槛不高，目前国内外差距较小；
而器件制造则是另一个差距较大的方面，国外由于发展较早，在制造的过程中累积了大量的产业know-how，其产品拥有较高的良率和可靠性。国内企业想赶上国外水平，也必须进行大量试错，“把所有的坑都踩一遍”，前期投入会非常大。