氮化鎵的前景發(fā)展及應(yīng)用

氮化鎵（GaN）一直是當(dāng)代的熱點(diǎn)話題，只是因?yàn)楝F(xiàn)在充斥在生活的方方面面，我們?nèi)粘５纳钜呀?jīng)無法離開半導(dǎo)體的技術(shù)，正如我們無法離開各種移動通訊網(wǎng)絡(luò)和移動智能設(shè)備終端，這些都需要用到半導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)，從此也看得出半導(dǎo)體材料對于人類的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，以及未來的發(fā)展更是一片光明。

第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅（Si）、鍺（Ge）等元素的材料。第二代半導(dǎo)體材料主要是指化合物半導(dǎo)體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）；三元化合物半導(dǎo)體，如GaAsAl、GaAsP；還有一些固溶體半導(dǎo)體，如Ge－Si、GaAs－GaP；玻璃半導(dǎo)體（又稱非晶態(tài)半導(dǎo)體），如非晶硅、玻璃態(tài)氧化物半導(dǎo)體；以及有機(jī)半導(dǎo)體，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。第三代半導(dǎo)體材料主要以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料。

在應(yīng)用方面，根據(jù)第三代半導(dǎo)體的發(fā)展情況，其主要應(yīng)用為半導(dǎo)體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個(gè)領(lǐng)域。氮化鎵（GaN）在實(shí)驗(yàn)室中制成，具有帶隙寬、原子鍵強(qiáng)、導(dǎo)熱率高、化學(xué)性能穩(wěn)定、抗輻照能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)類似纖鋅礦、硬度很高等特點(diǎn)，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。

從研發(fā)角度來看，中國專利占據(jù)全球的23%，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度較歐美低，但我國發(fā)展的應(yīng)用場景廣闊：我國是全球最大的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)地、全球規(guī)模最大的5G移動通信、全球增速最快的新能源汽車、智能手機(jī)和軍工領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體需求增速，這些應(yīng)用的發(fā)展都離不開第三代半導(dǎo)體材料和器件的支撐。

2020年末，氮化鎵（GaN）射頻器件市場規(guī)模將擴(kuò)大至目前的2.5倍。2019-2020年，5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施將接棒推動氮化鎵（GaN）市場增長。未來10年，氮化鎵（GaN）市場將有望超過30億美元。

由于第三代半導(dǎo)體材料及其制作的各種器件的優(yōu)越性、實(shí)用性和戰(zhàn)略性，毫無疑問，未來以第三代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）制成的半導(dǎo)體功率器件將成為發(fā)展主流，當(dāng)前許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將第三代半導(dǎo)體材料列入國家計(jì)劃，全面部署。時(shí)代速信氮化鎵（GaN）功率放大器產(chǎn)品高效率特性，能夠有效降低5G基站熱功耗。

根據(jù)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)，僅僅2017年一年，投產(chǎn)氮化鎵材料相關(guān)項(xiàng)目金額已經(jīng)超過19億元。政策扶持、應(yīng)用推進(jìn)、資本追捧，以氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前景廣闊。

全球范圍內(nèi)，氮化鎵（GaN）專利申請量排名前四的國家及地區(qū)是日本、中國大陸、美國、韓國、中國臺灣，其中中國專利量占全球的23%。雖然在專利方面國內(nèi)有一定有一定優(yōu)勢，但從目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來說，仍以歐美日企業(yè)為主。美國和歐洲分別于2002年和2007年啟動了氮化鎵功率半導(dǎo)體推動計(jì)劃，我國的GaN研究始于2013年。從研發(fā)角度來看，中國專利占據(jù)全球的23%，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度較歐美低，但我國發(fā)展的應(yīng)用場景廣闊：我國是全球最大的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)地、全球規(guī)模最大的5G移動通信、全球增速最快的新能源汽車、智能手機(jī)和軍工領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體需求增速。