氮化镓:第三代半导体核心材料(附下载)

氮化镓:第三代半导体进行时。GaN 属于第三代半导体材料(又称为宽禁带半导体材料)。GaN 的禁带宽度、电子饱和迁移速度、击穿场强和工作温度远远大于Si 和GaAs,具有作为电力电子器件和射频器件的先天优势。目前第三代半导体材料以SiC 和GaN 为主。相较于SiC,GaN 材料的优势主要是成本低,易于大规模产业化。尽管耐压能力低于SiC 器件,但优势在于开关速度快。同时,GaN 如果配合SiC 衬底,器件可同时适用高功率和高频率。

GaN 供给:知名厂商集中海外。根据Yole 报告,氮化镓产业链基本包括衬底、外延片、器件制造等环节,其中硅基衬底主要供应商有德国Siltronic、日本Sumco、日本Shin-Etsu 等企业,而日本的NTT-AT、比利时的EpiGaN 和英国的IQE 等则是硅基GaN 外延片的主要供应商。部分厂商则在产业链上延伸,同时生产外延片及器件制造,例如Episil、Bridg、Fujitsu 等。目前主流氮化镓生产厂家依旧集中在美、欧、日等国,我国企业尚未进入供给端第一梯队。

氮化镓在通讯基站领域的需求。目前采用氮化镓的微波射频器件主要用于军事领域、4G/5G 通讯基站等,由于涉及军事安全,国外对高性能氮化镓器件实行对华禁运。因此,发展自主氮化镓射频功放产业,有助于打破国外垄断,实现自主可控。

据拓璞产业研究院援引工信部数据,截至2017 年12 月底中国4G 宏基站数量为328 万座。中国5G 宏基站数量有望达到500 万座,为4G 基站数量的1.5倍。宏基站建设将会拉动基站端GaN 射频器件的需求量,考虑到5G 基站的建设周期,拓璞产业研究院预计到2023 年基站端GaN 射频器件规模达到顶峰,达到112.6 亿元。

电子电力器件:电源设备占主导。GaN 作为第三代半导体材料,广泛应用于功率电子器件中,根据材料深一度援引Yole 数据,2018 年GaN 功率器件国际市场规模中,电源设备领域占比55%,其次是激光雷达,占比达到26%,其他下游应用如包络跟踪、无线电源等。目前我们使用的电子及电源设备,如个人电脑适配器、音频/视频接收器和数字电视等,有着占用空间大、不美观、发热导致电量损耗等缺点,而GaN 能够减少电源体积,同时提升效率。

 

 

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