超越摩尔定律，第三代半导体材料技术达到巅峰时刻  
     
自21世纪初以来，人工智能、5G、自动驾驶等新兴应用的兴起对芯片性能提出了更高的要求，同时也推动了半导体制造工艺和新材料的持续创新。作为可能超越摩尔定律的第三代半导体材料技术，它们正迎来其发展的关键时期。

第三代半导体材料，又称宽带隙半导体，是指带隙宽度较大（Eg≥2.3 eV）的半导体材料。主流的碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），以及非主流的氧化锌（ZnO）、金刚石和氮化铝（AlN）是第三代半导体技术的主要代表。与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体除了具有更宽的带隙外，还具有优异的击穿场强、导热性、电子饱和率和抗辐射性能。它们在制造高温、高频、抗辐射和大功率器件方面具有优势，能够满足对更高效能能量转换系统的迫切需求。根据 Omdia 发布的《2020 年 SiC 和 GaN 功率半导体报告》，预计到 2020 年底，全球 SiC 和 GaN 功率半导体的销售收入将达到 854 亿美元。未来十年，其年增长率将保持两位数，到 2029 年将超过 5 亿美元。

电动汽车、5G 和大数据等诸多新兴应用为半导体材料的发展带来了机遇。在诸如耗电量巨大的数据中心、各种充电器以及即将取代内燃机的电动汽车牵引电机逆变器等应用中，能源效率的提升将有助于减少石油和煤炭等传统能源消耗产生的二氧化碳排放。新材料也促进了可再生能源的大规模应用。例如，宽禁带功率半导体可以提高太阳能和风能的发电效率。

 

另一方面，随着基于5G的物联网（IoT）的部署和应用，万物互联（IoT）将大规模普及，数十亿用户、机器和设备可以实时共享海量数据、高清图像和高清视频流。远程手术、自动驾驶汽车、无人机送货等诸多极具挑战性的应用将从概念变为现实。除了受益于人工智能（AI）和机器学习之外，这些发展也离不开具有更高加工性能、更高带宽和更低延迟的新材料。

引领创新，意法半导体积极部署第三代半导体技术应用  
     
上世纪1990年代初，意法半导体（ST）开始研发并推出基于2英寸晶圆的碳化硅（SiC）MOSFET晶体管和二极管。经过多年的长期投资，ST已获得相关核心制造工艺的关键专利。无论是外延层、边缘终止设计还是栅极氧化层，ST在高压晶体管和二极管制造方面的专业技术都对ST在SiC领域取得领先地位起到了至关重要的作用。ST公司利用这一发展势头，已成为新兴电动汽车（EV）行业的重要碳化硅供应商。意法半导体（ST）的碳化硅（SiC）产品主要应用于电动汽车车载充电、主逆变器、DC-DC转换器、工业驱动器、光伏发电等领域。同时，意法半导体也致力于开发氮化镓（GaN）器件，应用于5G基站和通信塔、功率开关、消费电子产品以及工业充电器和电源适配器等领域。目前，意法半导体正在设计硅基氮化镓射频产品，这将有助于其进一步丰富产品组合。  
在SiC MOSFET领域，意法半导体（ST）正在构建稳定的供应链：成功收购瑞典Norstel AB公司完成了完整的垂直供应链整合，与Cree和SiCrystal签署了长期晶圆供应协议，并持续扩大自身产能。意法半导体正以其碳化硅成功为基础继续发展。继续深入氮化镓领域公司积极与产业链上下游开展一系列合作：收购氮化镓创新者艾克萨根的多数股权，采用台积电业界领先的氮化镓制造工艺，与乐天合作开发硅基氮化镓功率转换技术，与迈康合作提高硅基氮化镓产能等。          ST masterGaN®平台发布：开启更小、更轻、更快的GaN充电新时代  
     
电源小型化的趋势已经持续了几十年，预计未来还将继续推动新的市场应用。此外，提高功率密度是提升能源效率的关键，也是设计人员高度重视的参数。然而，在如何实现更紧凑、更高效的电源解决方案方面，仍然存在着重大的技术限制。  
作为新一轮创新浪潮，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管技术正在革新电力工程领域。GaN功率FET晶体管突破了传统硅基功率解决方案的性能瓶颈，实现了硅基MOSFET从未企及的高速、高效率和高功率密度，并开拓了全新的应用市场。作为电力转换市场数十年的领导者和先驱，意法半导体（ST）凭借其无与伦比的技术经验和系统专业知识，紧跟这股创新浪潮，不断推出新产品和解决方案，以覆盖更广泛的市场应用。  
近日，意法半导体（ST）推出了全球首个集成硅基半桥驱动芯片和一对氮化镓（GaN）晶体管的产品平台masterGaN®。这一集成解决方案将有助于加速开发下一代轻量化、节能型、功率低于400W的充电器和电源适配器，这些产品将应用于消费电子和工业领域。  
   
氮化镓（GaN）技术使电子设备能够进行加工动力更大而设备本身则变成更小巧、更轻便、更节能这些改进将改变智能手机的超快速充电器和无线充电器、PC 和游戏机的 USB-PD 紧凑型适配器，以及太阳能储能系统、不间断电源或高端 OLED 电视和云服务器等工业应用。   
在当今的氮化镓（GaN）市场，通常使用分立式功率晶体管和驱动集成电路，这就要求设计人员学习如何使它们协同工作以实现最佳性能。意法半导体（STMicroelectronics）的 masterGaN 解决方案克服了这一挑战，缩短了产品上市时间，实现了预期性能，同时封装尺寸更小、结构更简单，减少了电路元件数量，提高了系统可靠性。凭借氮化镓技术的优势和意法半导体集成产品的优势，采用这些新产品的充电器和适配器比传统的硅基解决方案效率更高。尺寸缩小 80%，重量减轻 70%，充电速​​度提高 2 倍。  
   
      masterGaN产品平台的独特优势  
     
意法半导体模拟产品事业部执行副总裁兼总经理 Matteo Lo Presti 表示：“意法半导体独特的 masterGaN 产品平台基于我们经过市场验证的专业知识和设计能力，集成了高压智能功率 BCD 工艺和 GaN 技术，可以加速开发节省空间、节能环保的产品。”
 

masterGaN1 是意法半导体 masterGaN 平台的首款产品，集成了两个半桥配置的氮化镓功率晶体管以及高侧和低侧驱动芯片。masterGaN1 采用 9mm x 9mm GQFN 封装，厚度仅为 1mm，目前已量产。此外，意法半导体还提供产品评估板，帮助客户快速启动功率产品项目。

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