下代半导体材料优劣已分？日经产省传砸25.2兆押宝氮化镓

恩智浦宣布在美国建厂所要生产5G用晶片，材料也是氮化镓。(路透资料照片)

碳化矽(SiC)、氮化镓(GaN)被称为第3代半导体材料双雄，但天秤可能已经倾斜。日本东北大学电子通信研究所昨发表在氮化镓电晶体中观测到量子点，可望扩大在半导体方面应用，日本经济产业省也传出要专注押宝氮化镓，5年内拨款90兆日圆(约25.2兆台币)资助研发氮化镓在半导体方面应用的大学、企业，目标2020年代后半全面量产。

氮化镓目前已经应用在LED和部分充电装置中，日本经产省预计，若能全面量产以氮化镓为材料的半导体，数据资料库、家电、汽车都能成为应用领域，特别是成长迅速、因为各国陆续宣布禁售燃油车最后期限、而被认为市场只会越来越庞大的电动车市场。

不论是氮化镓、碳化矽相较于第1代半导体材料矽，能隙(band gap)都更宽，能承受更高电压，电流也能更快通过，而且具有耗能更低优点，其中氮化镓由于独特的结构，被认为更有机会实现低导通电阻、高开关速度的材料。

整体而言碳化矽发展比氮化镓更成熟，但日本是全球第一个研发氮化镓的国家，而且发展为成熟的材料自然有更多未来性，都可能是经产省决定押宝氮化镓的原因。物理学界曾有研究指出，若所有半导体都改用氮化镓为材料，目前所有电子产品耗电能减少10至25%。

氮化镓在5G方面应用也在增加。荷兰半导体大厂恩智浦(NXP)周四宣布在美国设厂，所要生产的晶片就是应用于5G设备的氮化镓无线射频晶片。韩国科技媒体etnews分析，氮化镓带隙、电子迁移率都较碳化矽高，但热导率却更低，耐辐射性能也更优异，在汽车元件、国防智能武器、雷射与探测器领域都比碳化矽有更大发展空间。