距离特斯拉把碳化硅炒火又烧毁还没昔日多久，氮化镓、氧化镓又成了后劲选手。

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何谓三代半导体材料？

前段时间马自达与日本半导体企业罗姆晓示齐集开垦选拔下一代半导体技艺——氮化镓（GaN）功率半导体的汽车零部件。好多东说念主外传“氮化镓”可能是在中好意思生意战的半导体原材料管制加码中，也可能是在耗尽电子新品宣传中，可是在汽车上就怕如故有数。

半导体材料发展于今仍是商用了三代材料技艺，第一代即是硅、锗；第二代即是砷化镓、磷化铟，主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料；第三代材料即是碳化硅、氮化镓、氧化锌等宽禁带半导体材料。

半导体材料商用已资格三代变化

半导体之是以能在绝缘体和导体之间切换，是因为被原子核管制的电子接收一定能量之后，不错从价电带迁徙到导电带成为解放电子，从而导电。

禁带宽度（带隙）指的即是能使价电子脱离管制的最小能量，因此禁带宽度越窄，半导体越容易在温度升高、受到放射等情况下，成为导体。相背，禁带宽度越宽，半导体则需要更多的能量输入智商导电。

传统的半导体材料在室温中的禁带宽度一般小于3eV（电子伏特），举例锗为0.66eV，硅为1.12eV；新式宽禁带材料的带隙最先3eV，上述碳化硅为3.26eV、氮化镓为3.4eV。

和传统半导体材料比较，更宽的带隙允许材料在更高的温度、更强的电压、放射条目下与更快的开关频率下运行；此外，由于宽禁带半导体材料还具备导通电阻更小的特色，功率损耗会更低。因此半导体行业曾瞻望，宽禁带半导体材料在大功率、高频电子元器件等界限会有世俗运用。

而上世纪九十年代运行起步的氮化镓，用来作念高性能射频芯片，性能是咫尺最佳的。

中国电信重庆分公司一位技艺东说念主员告诉记者，咫尺大部分4G、5G耗尽级别的手机，它们的射频芯片一直用的是砷化镓，如若要用其他的化合物半导体大要硅基材料来作念射频芯片，天然也能拼集作念出来，可是选拔的工艺不同，芯片性能会差很远，“且替代周期连续需要好几年时间，例必付出腾贵老本”。这即是金属镓的迫切性方位。

那么在汽车上它又有什么不成替代的作用？

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寻找材料的“天禀”上限

其实氮化镓即是要替代现存新能源车上、已教育的碳化硅。

2018年，特斯拉的“销量神器”Model 3发布高续航版，将电驱系统逆变器等器件上的硅基IGBT功率模块，宅心法半导体所坐褥的650V（伏特）碳化硅MOSFET模块所替代——这即是彼时业界要寻找的“降本不降质”秘方。

碳化硅MOSFET模块

电动车中，能源电板是直流电，而电机使命需要相易电。逆电器的使命即是要把直流电调度为相易电再输出给电机，成为汽车行驶的能源，其中的调度效果即是决定电动车续航里程的要道。

其次还有车载充电机（On-Board Charger，OBC）和直流-直流调度器（DC/DC）这类“小三电”，它们相通不错运用碳化硅制作的晶体管。

OBC致密把外部的相易电源调度为直流电，为能源电板充电；DC/DC则致密将能源电板的几百伏特的高压直流电调度为汽车各个用电设立所需的低压直流电。

每一个齐触及能量之间的调度，何如能“吃得多、消化好、少阔绰”呢？为了提升调度效果，特斯拉一手将碳化硅捧上“神坛”：碳化硅功率器件凭借自己性格，只需要作念到传统硅基器件体积的相配之一，就能结束相通的功率升沉。

随后，“800V快充平台”成为中高端电动车趋势，保时捷、蔚来、小鹏等部分车型均选拔了碳化硅器件，新能源车、充电桩等汽车相干运用成为了碳化硅最大市集。自2022年起，好意思系厂商Wolfspeed、安森好意思，日本厂商富士电机、东芝、住友、罗姆，欧洲厂商英飞凌、博世、意法半导体等厂商齐晓示了大界限碳化硅扩产考虑。

相通的，禁带更宽的氮化镓也能结束优化能效，以及让统统功率器件体积、分量齐减小的观念。

这即是为什么咫尺抓着将氮化镓奉上车的厂家，会和上述碳化硅厂商会有高度重合。据悉，马自达与罗姆将在2025年度内将氮化镓逆变器落地，并通过样车进行查考，力图在2027年度干预本色运用。