5G时代氮化镓的优势到底有多明显

氮化镓（GaN）被誉为继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料，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。

5G时代，第三代半导体优势明显

第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。它们在国际信息产业技术中的各类分立器件和集成电路、电子信息网络工程等领域得到了极为广泛的应用。

第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。还有一些固溶体半导体材料，如锗硅（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等;玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物半导体等;有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度 Eg》2．3eV）的半导体材料。

宽禁带半导体是高温、高频、抗辐射及大功率器件的适合材料。与第一代和第二代半导体材料相比，第三 代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射 能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟 的第三代半导体材料是SiC和GaN，而ZnO、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。

靠快充火起来的氮化镓

作为第三代半导体材料的氮化镓（GaN），是一种坚硬的高熔点（熔点约为1700℃）材料，具有高频、高效率、耐高压等特性，用于制作多种功率器件和芯片。

氮化镓在半导体材料领域的研究已经持续多年，近期广为人知，是因为它可以用在充电器中。

今年2月，小米发布新品，其中65W GaN充电器成为一大亮点。

这款充电器易散热、充电快（比iphone原装快50%，从0到100%的电量只需45分钟）、体积小（比常规充电器小了50%），且售价只要149元，性价比较高。3天预约就超5万，一时间，这一黑科技产品站上了风口，氮化镓也因此引发市场的强烈关注。

不过这并不是第一款氮化镓充电器，早在去年四季度，OPPO就发布了全球首款65W GaN充电器。两家大厂相继布局，意味着技术已经进一步成熟。

而且，氮化镓充电器并不仅仅用于手机充电。更小、更便捷的GaN充电器是解放笔记本的一大利器。未来，笔记本、新能源车或许都会用到氮化镓充电器。

5G带来更广阔的应用空间

充电市场并非氮化镓功率器件的唯一用武之地，它还应用于光电、射频领域。

非常值得一提的是，在射频领域，氮化镓射频器件适合高频高功率场景，是5G时代的绝佳产品，将替代Si基芯片，应用在5G基站、卫星通信、军用雷达等场景。

在政治局会议多次点名之下，5G基站的建设迎来高峰，相应的各种射频器件、芯片数量和质量都在提升，市场需求旺盛。氮化镓工艺正在逐步占领市场，已经势不可挡。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。

再加上卫星通信、军用雷达的市场，据预测GaN射频市场将从2018年的6．45亿美元增长到2024年的约20亿美元。

另外，GaN基紫外激光器在紫外光固化、紫外杀菌等领域有重要的应用价值。疫情当前，中美都启用了基于GaN的紫外光进行消毒杀菌，相关市场随之增长。
责任编辑：wv