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上世纪五十年代以来，以硅（Si）材料为代表的第一代半导体材料取代了电子管，引发了以集成电路（IC）为核心的微电子领域迅速发展。然而，由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低，硅在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制，在高频下工作性能较差，不适用于高压应用场景。
随着硅材料的瓶颈日益突出，以砷化镓（GaAs）为代表的第二代半导体材料开始崭露头角，使半导体材料的应用进入光电子领域。第三代半导体材料的兴起，则是以氮化镓（GaN）材料p型掺杂的突破为起点，以高亮度蓝光发光二极管（LED）和蓝光激光器（LD）的研制成功为标志，包括GaN、碳化硅（SiC）和氧化锌（ZnO）等宽禁带材料。
第三代半导体又称宽禁带半导体，禁带宽度在2.2eV以上，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度和高迁移率等特点。SiC与GaN相比，前者发展更早一些，技术成熟度也更高一些；两者有一个很大的区别是热导率，这使得在高功率应用中SiC占据优势地位；同时由于GaN具有更高的电子迁移率，因而能够比SiC或Si具有更高的开关速度，在高频率应用领域GaN具备优势。
在SiC方面，它是由硅和碳组成的化合物半导体材料，在热、化学、机械方面都非常稳定。C原子和Si原子不同的结合方式使SiC拥有多种晶格结构，如4H、6H、3C等。4H-SiC因为其较高的载流子迁移率，能够提供较高的电流密度，常被用来做功率器件。SiC从上个世纪70年代开始研发，2001年SiC SBD商用，2010年SiC MOSFET商用。随着6英寸SiC单晶衬底和外延晶片的缺陷降低和质量提高，SiC器件制备能够在现有6英寸硅基功率器件生产线上进行，这将进一步降低SiC材料和器件成本。
SiC器件相对于Si器件的优势主要来自三个方面：降低电能转换过程中的能量损耗、更容易实现小型化、更耐高温高压。在降低能量损耗方面，SiC材料开关损耗极低，全SiC功率模块的开关损耗大大低于同等IGBT模块，而且开关频率越高损耗差越大。在小型化方面，SiC材料具备更低的通态电阻，阻值相同的情况下可以缩小芯片面积，SiC功率模块的尺寸可达到仅为Si的1/10左右。在耐高温方面，SiC的禁带宽度3.23eV，相应的本征温度可高达800℃，SiC材料拥有3.7W/cm/K的热导率，而硅材料仅为1.5W/cm/K，更高的热导率可带来功率密度的显著提升。
SiC生产过程分为SiC单晶生长、外延层生长及器件制造三大步骤。SiC晶体通常用Lely法制造，国际主流产品正从4英寸向6英寸过渡，且已开发出8英寸导电型衬底产品。SiC外延通常用化学气相沉积（CVD）方法制造。国际上600至1700V SiC SBD、MOSFET已实现产业化，主流产品耐压水平在1200V以下。全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势，全球SiC产量的70%至80%来自美国公司。
SiC器件正在广泛应用于电力电子领域，典型市场包括轨交、功率因数校正电源（PFC）、风电、光伏、新能源汽车、充电桩、不间断电源（UPS）等。根据预测，2017至2023年SiC功率器件市场将以每年31%的复合增长率增长。在新能源汽车领域，SiC器件主要应用于功率控制单元、逆变器、DC-DC转换器和车载充电器等方面。将传统PCU配备的Si二极管置换为SiC二极管、Si IGBT置换为SiC MOSFET，可降低10%的总能量损耗。在车用逆变器上，全SiC模块开关损耗可降低75%。
在GaN方面，GaN材料与Si/SiC相比有独特优势。GaN与SiC同属第三代宽禁带半导体材料，相较于发展十多年的SiC，GaN功率器件是后进者，拥有类似SiC性能优势的宽禁带材料，但拥有更大的成本控制潜力。与传统Si材料相比，基于GaN材料制备的功率器件拥有更高的功率密度输出和更高的能量转换效率，并可以使系统小型化、轻量化。GaN熔点约为1700℃，在大气压力下GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。
GaN器件逐步步入成熟阶段，基于GaN的LED自上世纪90年代开始大放异彩，目前已是LED的主流。2010年第一个GaN功率器件投入市场，2014年以后600V GaN HEMT已成为GaN器件主流。以电压来分，0至300V是Si材料占据优势，600V以上是SiC占据优势，300V至600V之间则是GaN材料的优势领域。根据估计，在0至900V的低压市场，GaN都有较大的应用潜力，这一块占据整个功率市场约68%的比重。
GaN在电力电子领域的主要优势在于高效率、低损耗与高频率。GaN的禁带宽度是Si的3倍，击穿电场是Si的10倍，同样额定电压的GaN开关功率器件的导通电阻比Si器件低3个数量级。GaN开关器件寄生电容小，工作效率可比Si器件提升至少20倍，大大减小了电路中储能元件的体积。
在微波射频领域，GaN的主要优势在于高效率、大带宽与高功率。在射频PA市场，采用0.25微米工艺的GaN器件频率可达LDMOS的4倍，带宽可增加20%，功率密度可达6至8W/mm（LDMOS为1至2W/mm），无故障工作时间可达100万小时。GaN弥补了GaAs和Si基LDMOS两种技术之间的缺陷，在体现GaAs高频性能的同时结合了Si基LDMOS的功率处理能力。
GaN是5G应用的关键技术。5G将带来半导体材料革命性的变化，随着通讯频段向高频迁移，基站和通信设备需要支持高频性能的射频器件，GaN的优势将逐步凸显。在Massive MIMO应用中，基站收发信机上使用大量阵列天线，需要相应的射频收发单元阵列配套，射频器件数量将大为增加。在5G毫米波应用上，GaN的高功率密度特性在实现相同覆盖条件下可有效减少收发通道数及整体方案的尺寸。GaN电力电子器件增速最快的是快充市场，采用GaN材料的快速充电器已呈现快速发展态势。
面向上述烧结需求，可选用专业的真空烧结炉设备，配合多段工艺曲线实现稳定致密化。
面向上述工艺需求，可选用专业的真空管式炉设备，实现气氛与温场精确控制。
设备温场均匀性对最终产品质量影响明显，选型时应重点评估。
稳定的真空度环境是减少缺陷、保证界面结合质量的重要前提。
制品致密度直接影响材料性能表现，需通过工艺参数优化稳步提升。
批量生产中批次一致性是良率的重要保障，工艺曲线应保持稳定可控。
工艺稳定性直接决定生产良率与交付效率，装备选型需要统筹考虑。
合理的工艺参数组合，是获得稳定热处理效果的关键环节。