氮化镓的前景发展及应用

氮化镓(GaN)一直是当代的热点话题,只是因为现在充斥在生活的方方面面,我们日常的生活已经无法离开半导体的技术,正如我们无法离开各种移动通讯网络和移动智能设备终端,这些都需要用到半导体来实现,从此也看得出半导体材料对于人类的发展有着积极的促进作用,以及未来的发展更是一片光明。

第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗(Ge)等元素的材料。第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;以及有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。

在应用方面,根据第三代半导体的发展情况,其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域。氮化镓(GaN)在实验室中制成,具有带隙宽、原子键强、导热率高、化学性能稳定、抗辐照能力强、结构类似纤锌矿、硬度很高等特点,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用等方面有着广阔的应用前景。

从研发角度来看,中国专利占据全球的23%,但产业化发展程度较欧美低,但我国发展的应用场景广阔:我国是全球最大的半导体照明产业生产地、全球规模最大的5G移动通信、全球增速最快的新能源汽车、智能手机和军工领域对功率半导体需求增速,这些应用的发展都离不开第三代半导体材料和器件的支撑。

2020年末,氮化镓(GaN)射频器件市场规模将扩大至目前的2.5倍。2019-2020年,5G网络的实施将接棒推动氮化镓(GaN)市场增长。未来10年,氮化镓(GaN)市场将有望超过30亿美元。

由于第三代半导体材料及其制作的各种器件的优越性、实用性和战略性,毫无疑问,未来以第三代半导体材料碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)制成的半导体功率器件将成为发展主流,当前许多发达国家已经将第三代半导体材料列入国家计划,全面部署。时代速信氮化镓(GaN)功率放大器产品高效率特性,能够有效降低5G基站热功耗。

根据第三代半导体产业技术创新战略联盟的统计,仅仅2017年一年,投产氮化镓材料相关项目金额已经超过19亿元。政策扶持、应用推进、资本追捧,以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体产业前景广阔。

全球范围内,氮化镓(GaN)专利申请量排名前四的国家及地区是日本、中国大陆、美国、韩国、中国台湾,其中中国专利量占全球的23%。虽然在专利方面国内有一定有一定优势,但从目前的技术发展状况来说,仍以欧美日企业为主。美国和欧洲分别于2002年和2007年启动了氮化镓功率半导体推动计划,我国的GaN研究始于2013年。从研发角度来看,中国专利占据全球的23%,但产业化发展程度较欧美低,但我国发展的应用场景广阔:我国是全球最大的半导体照明产业生产地、全球规模最大的5G移动通信、全球增速最快的新能源汽车、智能手机和军工领域对功率半导体需求增速。

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