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。
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