氮化鎵（GaN）被譽為繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料，具有帶隙寬、原子鍵強、導(dǎo)熱率高、化學(xué)性能穩(wěn)定、抗輻照能力強、結(jié)構(gòu)類似纖鋅礦、硬度很高等特點，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

5G時代，第三代半導(dǎo)體優(yōu)勢明顯

第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅（Si）、鍺（Ge）元素半導(dǎo)體。它們在國際信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的各類分立器件和集成電路、電子信息網(wǎng)絡(luò)工程等領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。

第二代半導(dǎo)體材料是指化合物半導(dǎo)體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）、磷化銦（InP），以及三元化合物半導(dǎo)體材料，如鋁砷化鎵（GaAsAl）、磷砷化鎵（GaAsP）等。還有一些固溶體半導(dǎo)體材料，如鍺硅（Ge-Si）、砷化鎵-磷化鎵（GaAs-GaP）等;玻璃半導(dǎo)體（又稱非晶態(tài)半導(dǎo)體）材料，如非晶硅、玻璃態(tài)氧化物半導(dǎo)體等;有機半導(dǎo)體材料，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。第二代半導(dǎo)體材料主要用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料。

第三代半導(dǎo)體材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶（禁帶寬度 Eg》2．3eV）的半導(dǎo)體材料。

寬禁帶半導(dǎo)體是高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的適合材料。與第一代和第二代半導(dǎo)體材料相比，第三 代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導(dǎo)率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射 能力，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。從目前第三代半導(dǎo)體材料及器件的研究來看，較為成熟 的第三代半導(dǎo)體材料是SiC和GaN，而ZnO、金剛石、氮化鋁等第三代半導(dǎo)體材料的研究尚屬起步階段。

靠快充火起來的氮化鎵

作為第三代半導(dǎo)體材料的氮化鎵（GaN），是一種堅硬的高熔點（熔點約為1700℃）材料，具有高頻、高效率、耐高壓等特性，用于制作多種功率器件和芯片。

氮化鎵在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究已經(jīng)持續(xù)多年，近期廣為人知，是因為它可以用在充電器中。

今年2月，小米發(fā)布新品，其中65W GaN充電器成為一大亮點。

這款充電器易散熱、充電快（比iphone原裝快50%，從0到100%的電量只需45分鐘）、體積小（比常規(guī)充電器小了50%），且售價只要149元，性價比較高。3天預(yù)約就超5萬，一時間，這一黑科技產(chǎn)品站上了風(fēng)口，氮化鎵也因此引發(fā)市場的強烈關(guān)注。

不過這并不是第一款氮化鎵充電器，早在去年四季度，OPPO就發(fā)布了全球首款65W GaN充電器。兩家大廠相繼布局，意味著技術(shù)已經(jīng)進一步成熟。

而且，氮化鎵充電器并不僅僅用于手機充電。更小、更便捷的GaN充電器是解放筆記本的一大利器。未來，筆記本、新能源車或許都會用到氮化鎵充電器。

5G帶來更廣闊的應(yīng)用空間

充電市場并非氮化鎵功率器件的唯一用武之地，它還應(yīng)用于光電、射頻領(lǐng)域。

非常值得一提的是，在射頻領(lǐng)域，氮化鎵射頻器件適合高頻高功率場景，是5G時代的絕佳產(chǎn)品，將替代Si基芯片，應(yīng)用在5G基站、衛(wèi)星通信、軍用雷達等場景。

在政治局會議多次點名之下，5G基站的建設(shè)迎來高峰，相應(yīng)的各種射頻器件、芯片數(shù)量和質(zhì)量都在提升，市場需求旺盛。氮化鎵工藝正在逐步占領(lǐng)市場，已經(jīng)勢不可擋。拓璞產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計到2023年基站端GaN射頻器件規(guī)模達到頂峰，達到112．6億元。

再加上衛(wèi)星通信、軍用雷達的市場，據(jù)預(yù)測GaN射頻市場將從2018年的6．45億美元增長到2024年的約20億美元。

另外，GaN基紫外激光器在紫外光固化、紫外殺菌等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。疫情當(dāng)前，中美都啟用了基于GaN的紫外光進行消毒殺菌，相關(guān)市場隨之增長。
責(zé)任編輯：wv