超越摩爾定律，第三代半導體材料技術達到巔峰時刻  
     
自21世紀初以來，人工智慧、5G、自動駕駛等新興應用的興起對晶片性能提出了更高的要求，同時也推動了半導體製造流程和新材料的持續創新。作為可能超越摩爾定律的第三代半導體材料技術，它們正迎來其發展的關鍵時期。

第三代半導體材料，又稱寬帶隙半導體，是指帶隙寬度較大（Eg≥2.3 eV）的半導體材料。主流的碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN），以及非主流的氧化鋅（ZnO）、鑽石和氮化鋁（AlN）是第三代半導體技術的主要代表。與第一代和第二代半導體材料相比，第三代半導體除了具有更寬的帶隙外，還具有優異的擊穿場強、導熱性、電子飽和率和抗輻射性能。它們在製造高溫、高頻、抗輻射和高功率裝置方面具有優勢，能夠滿足對更高效能能量轉換系統的迫切需求。根據 Omdia 發布的《2020 年 SiC 和 GaN 功率半導體報告》，預計到 2020 年底，全球 SiC 和 GaN 功率半導體的銷售收入將達到 854 億美元。未來十年，其年增率將維持兩位數，到 2029 年將超過 5 億美元。

電動車、5G 和大數據等許多新興應用為半導體材料的發展帶來了機會。在諸如耗電量龐大的資料中心、各種充電器以及即將取代內燃機的電動車牽引馬達逆變器等應用中，能源效率的提升將有助於減少石油和煤炭等傳統能源消耗產生的二氧化碳排放。新材料也促進了再生能源的大規模應用。例如，寬禁帶功率半導體可以提高太陽能和風能的發電效率。

 

另一方面，隨著基於5G的物聯網（IoT）的部署和應用，萬物互聯（IoT）將大規模普及，數十億用戶、機器和設備可以即時共享大量資料、高畫質影像和高清視訊串流。遠端手術、自動駕駛汽車、無人機送貨等諸多極具挑戰性的應用將從概念變為現實。除了受益於人工智慧（AI）和機器學習之外，這些發展也離不開具有更高加工性能、更高頻寬和更低延遲的新材料。

引領創新，意法半導體積極部署第三代半導體技術應用  
     
1990年代初，義法半導體（ST）開始研發並推出以2吋晶圓為基礎的碳化矽（SiC）MOSFET電晶體和二極體。經過多年的長期投資，ST已獲得相關核心製造流程的關鍵專利。無論是外延層、邊緣終止設計或閘極氧化層，ST在高壓電晶體和二極體製造方面的專業技術都對ST在SiC領域取得領先地位起到了至關重要的作用。ST公司利用這一發展勢頭，已成為新興電動車（EV）產業的重要碳化矽供應商。意法半導體（ST）的碳化矽（SiC）產品主要應用於電動車車載充電、主逆變器、DC-DC轉換器、工業驅動器、光伏發電等領域。同時，義法半導體也致力於開發氮化鎵（GaN）裝置，應用於5G基地台和通訊塔、功率開關、消費性電子產品以及工業充電器和電源適配器等領域。目前，義法半導體正在設計矽基氮化鎵射頻產品，這將有助於其進一步豐富產品組合。  
在SiC MOSFET領域，意法半導體（ST）正在建立穩定的供應鏈：成功收購瑞典Norstel AB公司完成了完整的垂直供應鏈整合，與Cree和SiCrystal簽署了長期晶圓供應協議，並持續擴大自身產能。意法半導體正以其碳化矽成功為基礎繼續發展。繼續深入氮化鎵領域本公司積極與產業鏈上下游進行一系列合作：收購氮化鎵創新者艾克薩根的多數股權，採用台積電業界領先的氮化鎵製造工藝，與樂天合作開發矽基氮化鎵功率轉換技術，與邁康合作提高矽基氮化鎵產能等。          ST masterGaN®平台發布：開啟更小、更輕、更快的GaN充電新時代  
     
電源小型化的趨勢已經持續了幾十年，預計未來將繼續推動新的市場應用。此外，提高功率密度是提升能源效率的關鍵，也是設計人員高度重視的參數。然而，在如何實現更緊湊、更有效率的電源解決方案方面，仍存在著重大的技術限制。  
作為新一輪創新浪潮，氮化鎵（GaN）高電子遷移率電晶體技術正在革新電力工程領域。 GaN功率FET電晶體突破了傳統矽基功率解決方案的性能瓶頸，實現了矽基MOSFET從未企及的高速、高效率和高功率密度，並開拓了全新的應用市場。作為電力轉換市場數十年的領導者和先驅，意法半導體（ST）憑藉其無與倫比的技術經驗和系統專業知識，緊跟這股創新浪潮，不斷推出新產品和解決方案，以涵蓋更廣泛的市場應用。  
近日，義法半導體（ST）推出了全球首個整合式矽基半橋驅動晶片和一對氮化鎵（GaN）電晶體的產品平台masterGaN®。這項整合解決方案將有助於加速開發下一代輕量化、節能型、功率低於400W的充電器和電源適配器，這些產品將應用於消費性電子和工業領域。  
   
氮化鎵（GaN）技術使電子設備能夠進行加工更大的力量而設備本身則變成更小巧、更輕便、更節能這些改進將改變智慧型手機的超快速充電器和無線充電器、PC 和遊戲機的 USB-PD 緊湊型適配器，以及太陽能儲能係統、不間斷電源或高階 OLED 電視和雲端伺服器等工業應用。   
在當今的氮化鎵（GaN）市場，通常使用分離式功率電晶體和驅動積體電路，這要求設計人員學習如何使它們協同工作以實現最佳性能。意法半導體（STMicroelectronics）的 masterGaN 解決方案克服了這個挑戰，縮短了產品上市時間，實現了預期性能，同時封裝尺寸更小、結構更簡單，減少了電路元件數量，提高了系統可靠性。憑藉氮化鎵技術的優勢和意法半導體整合產品的優勢，採用這些新產品的充電器和適配器比傳統的矽基解決方案更有效率。尺寸縮小 80%，重量減輕 70%，充電速度提高 2 倍。  
   
      masterGaN產品平台的獨特優勢  
     
意法半導體模擬產品事業部執行副總裁兼總經理 Matteo Lo Presti 表示：「意法半導體獨特的 masterGaN 產品平台基於我們經過市場驗證的專業知識和設計能力，集成了高壓智能功率 BCD 工藝和 GaN 技術，可以加速開發節省空間、節能環保的產品。」
 

masterGaN1 是意法半導體 masterGaN 平台的首款產品，整合了兩個半橋配置的氮化鎵功率電晶體以及高側和低側驅動晶片。 masterGaN1 採用 9mm x 9mm GQFN 封裝，厚度僅 1mm，目前量產。此外，義法半導體也提供產品評估板，幫助客戶快速啟動功率產品專案。

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