今年给人的整体感觉是，第四代半导体来了，比如氧化镓就在我们身边，就在产业化推进的过程中。SiC 800V+加速电动汽车配置，AlN要转向发挥低损耗高性能的功率器件和高温电子器件，GaN要继续发展工业级功率电力电子及射频器件。
SiC 800V+ 功率器件及发展
从器件角度讲，业内都在追求更低的 SiC MOSFET 比导通电阻，800V的SiC Mosfet器件推广应用，必须十分重视三大关键核心问题，一是器件可靠性，二是效率，三是成本。其中，器件可靠性是核心性能指标，必须要满足车规芯片较好的可靠性问题。
提升电子器件的效率，要把SiC器件应用在车规芯片中，实现较高的效率和较低的损耗。在导通电阻很低的情况下，可以把更多的能源应用到驱动上去，对续航能力和器件可靠性都是有帮助的。
SiC功率器件本身具备诸多优势，例如其电子迁移率比硅高，能承受更高的开关频率，有助于减小无源元件的尺寸，提高系统整体效率。导通电阻比硅低，在导通状态下的损耗远低于硅器件，可减小系统散热需求，提高设备能效，并且热稳定性远高于硅，能在高温和恶劣环境下稳定运行，提高了设备的可靠性。
目前，可采用主流的6inch SiC衬底，搭配Mosfet器件，SiC-MOSFET有望在新能源汽车800V+高压超充时代，凭借耐高压、耐高温和高频等优越的物理特性替代Si IGBT，并在主驱逆变器、充电桩、OBC、DC-DC等应用场景中加速渗透。
SiC衬底及技术在向8inch发展，但业内对8inch SiC衬底及器件发展技术的意见不尽相同，但有一个共同的声音就是必须把成本降下来，如6inch SiC衬底售价降到1000-2000之间，甚至更低。
氧化镓（Ga2O3）超高压功率器件及紫外探测器件
氧化镓作为第四代半导体材料，作为超宽禁带的氧化镓材料，其在高击穿场强、优异的Baliga值和丰富的物相等，展现出了诸多相较于碳化硅的性能优势，使其具备很强的竞争力。
氧化镓的禁带宽度达到 4.9eV，远超碳化硅的 3.2eV。更宽的禁带宽度意味着电子需要更多的能量从价带跃迁到导带，所以氧化镓具备了耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等出色特性，能在更为极端的环境下稳定工作，适用于如高压电力控制、航空航天等对环境要求苛刻的应用场景。
氧化镓的导通特性表现优异，约为碳化硅的10倍。这使得在电流通过时，氧化镓器件产生的导通损耗更低，能有效提升能源利用效率，对于像新能源汽车、轨道交通、可再生能源发电等对能耗较为敏感的领域来说，意义重大。
氧化镓的理论击穿场强约为碳化硅的3倍多，能够承受更高的电压，在高功率应用中可以更好地保证器件的稳定性和安全性，不易出现击穿损坏等问题。
在理论损耗方面，氧化镓更是展现出了巨大优势，其损耗理论上仅是硅的 1/3000、碳化硅的 1/6、氮化镓的 1/3。这意味着在使用氧化镓制造的器件工作过程中，能量损耗极小，有助于进一步降低整个系统的能耗。
从成本角度考量，基于同样 6 英寸衬底的最终器件成本，氧化镓约为碳化硅的 1/5，已经与硅基产品的成本相差无几。同时，氧化镓的晶圆产线与硅、碳化硅、氮化镓的差别不大，转换成本不高，有利于加速其产业化进度，为大规模应用奠定了良好的成本基础。
目前，Ga2O3发展中的主要关键技术为Ga2O3单晶制备、同质或者异质外延、器件结构及系统集成等。其需要解决的难点为氧化镓的低热导率以及散热问题、p型掺杂及空穴迁移率低问题、实际值与理论值的差距等。
Ga2O3在功率器件应用方面，最主要的优势是高温高压，在产业化的过程中，包括边缘峰值电场难以抑制、增强型晶体管难以实现，构筑异质结解决双极型载流子输运机制等。文献报道，结合优化参数，实际制备器件的击穿电压从738 V提升到2116 V，功率优值（PFOM）提高了七倍（从81.05到608.35 MW/cm2）。
Ga2O3在探测器件应用方面，通过对Ga2O3材料体系进行物相、组分、界面等的多维设计，实现对电荷、晶格、缺陷等自由度的有效调控，进而激发出具有的光、电、力、声等多重信息感知特性。因此，Ga2O3是发展紫外探测感知及阵列集成的感存算一体化智能器件。
AlN，紫外器件是发展过渡，功率器件和高温电子器件是其最终方向
目前，AlN的研究和产业化，多集中在紫外光电器件。AlN的禁带宽度6.2eV，AlN材料具有宽禁带、高热导率，是制作先进光电器件器件、紫外探测器以及高功率高频电子器件的理想衬底材料。
近年来，AlN凭借其大的击穿电场和低损耗特性，在功率器件的研究也在不断增加，正逐渐成为实现超低损耗功率器件和高温电子器件的较佳材料。
AlN是导热性能最好的陶瓷基板材料之一，导热率能达到 170-230W/(m・K)，可以快速有效地传递热量，这对于需要高效热管理的电子器件来说至关重要，也使其成为了如高功率密度电子器件和高频电子器件散热的首选材料。
AlN的热膨胀系数非常小，与硅等材料的热膨胀系数相近，变化规律也相似，同时AlN具有良好的介电性能，电阻率范围为 10-16 Ω・m，介电常数为 8.8-8.9（纯 AlN），击穿电场为 1.2-1.8*106 V cm-1，这让它在需要高度绝缘和稳定电性能的电器元件领域有着广泛的应用潜力。
AlN还具备压电特性，在薄膜应用中很有用处，像可用于表面声波 (SAW) 传感器、薄膜条形声波谐振器 (FBAR) 等手机射频滤波器的微机电系统 (MEMS) 器件中。
AlN掺Sc，以AlScN为代表的具有纤锌矿晶体结构的铁电薄膜，因其显著的存储窗口、高的工作耐受温度以及CMOS工艺兼容等优势，被认为是下一代铁电非易失存储器的优选材料。
AlScN材料也可以讲是在AlN材料基础上发展起来的，因钪（Sc）掺杂可以进一步提高AlN的压电性能，因此Al(Sc)N压电材料广泛应用在薄膜体声波谐振器（FBAR）/滤波器、兰姆波谐振器（LWR）/滤波器、表面声波谐振器（SAWR）、声波传感器和磁电天线（MR），同时在高电子迁移率晶体管以及铁电存储器领域也都有着较好的应用前景。
AlScN目前也是比较火的材料，在压电器件、铁电存储器件等领域都有较好的应用。
GaN，激光器件及垂直型功率器件
GaN单晶衬底价格，还是太贵了，必须降下来！
GaN HEMT器件，主要应用于功率器件、电力电子器件、射频器件等。GaN的优势在于导通电阻仅为碳化硅 (SiC) 的十分之一，并且工作频率明显更高。
GaN垂直器件在更高的电压以及开关损耗方面较横向GaN器件具有更好的性能特征。目前横向器件主要是基于Si、SiC、蓝宝石等衬底的GaN异质外延，当然我们也看到有文章发表基于Si衬底的GaN纵向器件最高做到1200V，但考虑到缺陷密度等问题，最优的方案还是使用GaN体材料衬底同质外延技术实现GaN垂直器件。
垂直型GaN器件相对于横向器件，具有更好的热量管理、电压调控、阈值漂移小以及可靠性等优点。
GaNHEMT比硅MOSFET运行损耗几乎可以忽略不计，电源转换器可以变得更小、更高效。
GaN基蓝光激光器，蓝光高功率半导体二极管激光器，在材料加工领域展现出了巨大的潜力与优势。连续蓝光激光加工，可实现可控的热传导焊接以及焊接加工过程平稳且无飞溅，非常适合高反金属的激光加工。同时，激光显示方面，如RGB显示，具有较大的发展前景。
GaN已经完成了半导体固态照明的革命，LED照明取代了白炽灯、节能灯，已经走进千家万户。GaN基激光器及HEMT器件领域，还在不断发展。
小结
确切的讲，不管是第三代半导体还是第四代半导体，都属于宽禁带半导体的范畴，之所以划分为第三代或者第四代，旨在给业余受众一个技术迭代发展的概念，并不是发展到第四代半导体，第三代半导体材料及器件就已经比较成熟了。特别对于器件发展中的可靠性问题，追求技术进步和稳定可靠性是芯片器件长期坚守的方向和使命。
