5G時代,氮化鎵(GaN)成為發展重點
第三代半導體材料正在成為搶佔下一代信息技術、節能減排技術及國防安全技術的戰略制高點,是戰略性新興產業的重要組成部分。
隨著當前5G技術的成熟,GaN材料開始展現出無與倫比的發展潛力。它是一種寬能隙材料,能夠提供與碳化矽(SiC)相似的性能優勢,但降低成本的可能性卻更大。業界認為,在未來數年間,GaN功率器件的成本可望壓低到和矽MOSFET、IGBT及整流器同等價格。
GaN性能特點:
1、高性能,主要包括高輸出功率、高功率密度、高工作帶寬、高效率、體積小、重量輕等。目前第一代和第二代半導體材料在輸出功率方面已經達到了極限,而GaN半導體由於在熱穩定性能方面的優勢,很容易就實現高工作脈寬和高工作比,將天線單元級的發射功率提高10倍;
2、高可靠性,功率器件的壽命與其溫度密切相關,溫結越高,壽命越低。GaN材料具有高溫結和高熱傳導率等特性,極大地提高了器件在不同溫度下的適應性和可靠性。GaN器件可以用在650°C以上的軍用裝備中;
3、低成本,GaN半導體的應用,能夠有效改善發射天線的設計,減少發射組件的數目和放大器的級數等,有效降低成本。目前GaN已經開始取代GaAs作為新型雷達和幹擾機的T/R(收/發)模塊電子器件材料。美軍下一代的AMDR(固態有源相控陣雷達)便採用了GaN半導體。氮化鎵禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學穩定性等優越性質,使得它成為迄今理論上電光、光電轉換效率最高的材料體系,並可以成為製備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件的關鍵基礎材料。
採用氮化鎵材料製備的電力電子器件具有更高的工作電壓、更高的開關頻率、更低的導通電阻等優勢,並可與成本極低、技術成熟度極高的矽基半導體集成電路工藝相兼容,在新一代高效率、小尺寸的電力轉換與管理系統、電動機車、工業電機等領域具有巨大的發展潛力。
氮化鎵產業鏈各環節龍頭企業一覽
GaN 代工:三安光電;
電源驅動晶片:聖邦股份、富滿電子;
協議晶片:瑞芯微、全志科技;
平面變壓器、共模電感:順絡電子
Type C 連接器:立訊精密、長盈精密、電連技術;
充電器代工:領益智造;
射頻晶片設計:卓勝微;
毫米波 T/R 晶片模組:和而泰;
功率半導體:斯達半導、揚傑科技、捷捷微電、士蘭微、臺基股份、華微電子、蘇州固鎝;
半導體設備:北方華創;
12 寸大矽片:中環股份;
矽片衍生設備:晶盛機電。