氮化鎵(GaN)一直是當代的熱點話題,只是因為現在充斥在生活的方方面面,我們日常的生活已經無法離開半導體的技術,正如我們無法離開各種移動通訊網絡和移動智能設備終端,這些都需要用到半導體來實現,從此也看得出半導體材料對于人類的發展有著積極的促進作用,以及未來的發展更是一片光明。
第一代半導體材料主要是指硅(Si)、鍺(Ge)等元素的材料。第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料,如砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb);三元化合物半導體,如GaAsAl、GaAsP;還有一些固溶體半導體,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半導體(又稱非晶態半導體),如非晶硅、玻璃態氧化物半導體;以及有機半導體,如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。第三代半導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體材料。
在應用方面,根據第三代半導體的發展情況,其主要應用為半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個領域。氮化鎵(GaN)在實驗室中制成,具有帶隙寬、原子鍵強、導熱率高、化學性能穩定、抗輻照能力強、結構類似纖鋅礦、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用等方面有著廣闊的應用前景。
從研發角度來看,中國專利占據全球的23%,但產業化發展程度較歐美低,但我國發展的應用場景廣闊:我國是全球最大的半導體照明產業生產地、全球規模最大的5G移動通信、全球增速最快的新能源汽車、智能手機和軍工領域對功率半導體需求增速,這些應用的發展都離不開第三代半導體材料和器件的支撐。
2020年末,氮化鎵(GaN)射頻器件市場規模將擴大至目前的2.5倍。2019-2020年,5G網絡的實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。
由于第三代半導體材料及其制作的各種器件的優越性、實用性和戰略性,毫無疑問,未來以第三代半導體材料碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)制成的半導體功率器件將成為發展主流,當前許多發達國家已經將第三代半導體材料列入國家計劃,全面部署。時代速信氮化鎵(GaN)功率放大器產品高效率特性,能夠有效降低5G基站熱功耗。
根據第三代半導體產業技術創新戰略聯盟的統計,僅僅2017年一年,投產氮化鎵材料相關項目金額已經超過19億元。政策扶持、應用推進、資本追捧,以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體產業前景廣闊。
全球范圍內,氮化鎵(GaN)專利申請量排名前四的國家及地區是日本、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有一定有一定優勢,但從目前的技術發展狀況來說,仍以歐美日企業為主。美國和歐洲分別于2002年和2007年啟動了氮化鎵功率半導體推動計劃,我國的GaN研究始于2013年。從研發角度來看,中國專利占據全球的23%,但產業化發展程度較歐美低,但我國發展的應用場景廣闊:我國是全球最大的半導體照明產業生產地、全球規模最大的5G移動通信、全球增速最快的新能源汽車、智能手機和軍工領域對功率半導體需求增速。
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