第三代化合物半导体材料有利于5G基站的应用

与第一代硅（Si）半导体材料和第二代砷化镓（GaAs）半导体材料相比，碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）的第三代半导体材料（也称为宽带隙半导体材料）具有更好的物理和化学特性，同时具有开关速度快、体积小、效率高、散热快等

自动驾驶仪、增强现实和机器人

与硅器件相比，氮化镓器件以更高的速度发射激光信号，并通过激光/激光雷达系统创建360度三维全景，进一步改善自动驾驶仪、增强现实，甚至机器人的发展。

医疗技术的突破

第三代半导体材料可用于无线充电，因此除了众所周知的消费电子产品外，一些医疗设备也可能通过无线充电拓宽其使用领域。例如，可以通过让被检查者吞下X射线胶囊来进行结肠镜检查，并且由于可以提供10倍甚至100倍超分辨率的医学图像，MRI能够在早期阶段实现癌症和疾病的准确检测。此外，由于包括心脏泵、起搏器等在内的植入式医疗产品不再需要外部电源，因此感染的可能性大大降低，因此患者会尽早采用，生活质量得到提高。

5G改变人类生活观

5G等高频采用耐高压、高耐热、高频的碳化硅和氮化镓，以减少芯片面积，简化电路，降低冷却需求，可用于射频、半导体照明、激光等领域。可以预期，未来在5G商用的帮助下，人类生活观将发生重大变化。

典型的第三代半导体材料碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）具有高功率、高工作温度、高击穿电压、高电流密度、高频特性等优点，可显著减小芯片面积，简化外围电路设计，达到减少模块、系统外围器件、和冷却系统的体积。

现有的氮化镓功率器件由硅基氮化镓和碳化硅基氮化镓晶片制成，其中硅基氮化镓在面积和总成本方面可能比碳化硅器件效率更高，更适合中低电压/高频领域。不同半导体器件的工作频率和最大功率对比图如下所示：

当前移动通信系统基站上使用的功率放大器（PA）主要基于硅横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）技术。然而，LDMOS技术仅适用于低频级，因为LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的增加而急剧下降。用于3.5GHz频段的LDMOS的制造过程接近其极限。由于第五代移动通信系统（5G）在信号传输中部分采用更高的频段（3.5GHz、26GHz和28GHz三大频段）来实现高速传输和超低延迟能力，LDMOS越来越难以满足性能要求。

与碳化硅基氮化镓器件相比，硅基氮化镓器件由于衬底散热不良而存在自发热问题，导致氮化镓晶体管性能下降，硅基氮化镓器件不适合在高温高频的工作环境中使用。碳化硅和氮化镓具有优异的晶格匹配，加上碳化硅材料的导热系数高（大约是硅的三倍），因此解决了氮化镓材料固有的低导热系数的问题，因此碳化硅基氮化镓有利于5G基站的应用，有望成为市场上的主流。

审核编辑：郭婷