下代半導體材料優劣已分？日經產省傳砸25.2兆押寶氮化鎵

恩智浦宣佈在美國建廠所要生產5G用晶片，材料也是氮化鎵。(路透資料照片)

碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)被稱爲第3代半導體材料雙雄，但天秤可能已經傾斜。日本東北大學電子通信研究所昨發表在氮化鎵電晶體中觀測到量子點，可望擴大在半導體方面應用，日本經濟產業省也傳出要專注押寶氮化鎵，5年內撥款90兆日圓(約25.2兆臺幣)資助研發氮化鎵在半導體方面應用的大學、企業，目標2020年代後半全面量產。

氮化鎵目前已經應用在LED和部分充電裝置中，日本經產省預計，若能全面量產以氮化鎵爲材料的半導體，數據資料庫、家電、汽車都能成爲應用領域，特別是成長迅速、因爲各國陸續宣佈禁售燃油車最後期限、而被認爲市場只會越來越龐大的電動車市場。

不論是氮化鎵、碳化矽相較於第1代半導體材料矽，能隙(band gap)都更寬，能承受更高電壓，電流也能更快通過，而且具有耗能更低優點，其中氮化鎵由於獨特的結構，被認爲更有機會實現低導通電阻、高開關速度的材料。

整體而言碳化矽發展比氮化鎵更成熟，但日本是全球第一個研發氮化鎵的國家，而且發展爲成熟的材料自然有更多未來性，都可能是經產省決定押寶氮化鎵的原因。物理學界曾有研究指出，若所有半導體都改用氮化鎵爲材料，目前所有電子產品耗電能減少10至25%。

氮化鎵在5G方面應用也在增加。荷蘭半導體大廠恩智浦(NXP)週四宣佈在美國設廠，所要生產的晶片就是應用於5G設備的氮化鎵無線射頻晶片。韓國科技媒體etnews分析，氮化鎵帶隙、電子遷移率都較碳化矽高，但熱導率卻更低，耐輻射性能也更優異，在汽車元件、國防智能武器、雷射與探測器領域都比碳化矽有更大發展空間。