氮化镓技术壁垒是什么，氮化镓优异特性介绍

　　根据阿里巴巴达摩院发布的《2021十大科技趋势》预测的第一大趋势是“以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体迎来应用大爆发”。

　　达摩院指出，近年来第三代半导体的性价比优势逐渐显现，正在打开应用市场：SiC元件已用作汽车逆变器，GaN快速充电器也大量上市。

　　目前正处于第三代半导体材料时代，已经从第一代的硅，第二代的砷化镓发展到现在的碳化硅，氧化锌以及氮化镓。

　　氮化镓产业链包括衬底、外延、芯片设计、芯片制造、封测、下游应用等垂直分布环节。

　　氮化镓（GaN）是最具代表性的第三代半导体材料，成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一，是迄今为止理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。

　　氮化镓优异特性：

 

　　资料来源：品利基金

　　目前GaN器件有三分之二应用于军工电子，如军事通讯、电子、干扰、雷达等领域；在民用领域，氮化镓主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。

　　作为第三代半导体材料，氮化镓的应用前景广泛，在数据中心，新能源汽车等领域都有运用。而国产企业实现“氮化镓芯片”崛起，跻身全球第三，并打破了美国技术垄断。

　　其中国产企业英诺赛科打破美国技术垄断，实现了国产氮化镓芯片的崛起。目前英诺赛科的氮化镓功率芯片出货量跻身世界前三，而且英诺赛科在苏州还拥有一座第三代半导体生产基地，可实现8英寸硅基氮化镓晶圆的大规模量产。

　　产能满载的情况下每月可生产6.5万片晶圆。这座半导体生产基地集合了研发、设计、制造于一体，为英诺赛科提供很大的市场竞争优势。

　　目前全球绝大多数半导体元件，都是以硅作为基础功能材料的硅基半导体，不过，在高电压功率元件应用上，硅基元件因导通电阻过大，往往造成电能大量损耗，且在高频工作环境下，硅元件的切换频率相对较低，性能不如宽频化合物半导体材料。

　　虽然GaN相比于Si等材料更节能、更快，具备更好的恢复特性，但是仍然谈不上彻底取代。由于若干原因，GaN并不常用于晶体管中，因为GaN器件通常是耗尽型器件，当栅极 － 源极电压为零时它们会产生导通，这是一个问题。

　　其次，GaN器件极性太大，难以通过高掺杂来获得较好的金属－半导体的欧姆接触，这是GaN器件制造中的一个难题，现在最好的解决办法就是采用异质结，首先让禁带宽度逐渐过渡到较小一些，然后再采用高掺杂来实现欧姆接触，但这种工艺很复杂。

　　硅基半导体受限硅材料的物理性质，而氮化镓、碳化硅则因导通电阻远小于硅基材料，导通损失、切换损失降低，可带来更高的能源转换效率。挟著高频、高压等优势，加上导电性、散热性佳，元件体积也较小，适合功率半导体应用，近来在 5G、电动车等需求推升下，氮化镓等材料崛起成为半导体材料明日之星。

　　氮化镓充电器为何越来越火？

　　我们平时使用的充电器基础材料是“硅”，在这么多年的研究开发后，基本已经没有突破的空间了。而相比第一代半导体材料硅，氮化镓具有禁带宽度大、导通电阻低、开关频率高等特点。禁带宽度大意味着充电器能够承载较高的电压和温度，因此能承受相比普通充电器更高的充电功率；导通电阻低就比较好理解了，可以避免充电过热的情况发生，提升充电过程的安全性。

　　目前来说，氮化镓充电器最主要缺点就是成本高，这或许是唯一的缺点了。

　　文章综合自乐晴智库、妙语侃科技、今日半导体、齐齐数码宝贝