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。