2020或成氮化鎵應用元年,技術爆發將如何改變我們的生活?

2020-12-05 中國網科學頻道

笨重的充電器、陽光下看不見屏幕的筆記本、不小心燒壞屏的電視機……我們受夠了這些生活裡的「小確喪」。現在,隨著氮化鎵技術的崛起,擁有優越性能的功率產品、照明產品、LED產品正在從各大廠商中輸出,我們的生活也將迎來夢想已久的驚喜。

神奇的氮化鎵有哪些驚豔性能?

如今,越來越多的領域要求半導體能夠忍耐高溫、強輻射、大功率等環境,這明顯超出了第一、二代半導體材料的能力,卻正是氮化鎵的擅長。

與第一、二代半導體材料相比,氮化鎵禁帶寬度大、擊穿電場高,這表明它能承受比矽更高的電壓,擁有更好的導電能力。同時,氮化鎵電子飽和速率高、抗輻射能力強、發光效率和發射頻率高,產品能夠產生的亮度將是前所未有的。此外,更高的熱導率讓氮化鎵有著值得驕傲的耐高溫性能,將使器件無需搭載高能耗冷卻系統,體積、重量、耗能等都將大大下降。

氮化鎵的超強特性使其成為新一代電子信息技術革命中的關鍵一極,目前,氮化鎵的應用主要集中在功率、發光材料、射頻領域等。全球科技企業都將氮化鎵技術的研究與應用作為制勝未來的利器,並逐漸推出應用新品。隨著這些產品的接連問世,我們的生活將發生怎樣的改變?

功率產品笨重不再,氮化鎵讓充電器更小更快

氮化鎵技術為功率產品帶來的好處直觀而令人滿足。傳統功率產品為了滿足自身功能需求,大體積、大重量已司空見慣,而氮化鎵已經開始改變這種印象。氮化鎵功率產品體積小、易散熱、損耗小、功率大,使用更加省時,攜帶更加便捷。

此前,小米發布65WGaN氮化鎵充電器。這款充電器可以兼容市面上多數電子設備,而且充電效率高,體積更小巧。氮化鎵在充電器上的應用,讓我們清晰地看到了氮化鎵技術未來發展的無限可能。目前,華為、三星、蘋果等均釋放了推出氮化鎵充電設備的信號,蘋果氮化鎵充電器有望在今年上市。

除了電源管理產品,氮化鎵在功率轉換器、DC-AC轉換器件以及汽車電動機驅動器件等大功率器件的應用上也備受關注。Yole Development的統計數據顯示,2018年氮化鎵功率器件國內市場規模約為1.2億元,可見當時國內氮化鎵應用尚起步;但從近兩年市場需求增長以及氮化鎵技術研究及應用發展來看,2023年氮化鎵功率電子市場規模有望達到4.24億美元。這意味著,氮化鎵功率產品的風口已經到來。

功率領域的藍海並不孤單,在發光材料領域,氮化鎵同樣掀起一股革命浪潮。

發光產品視野重建,氮化鎵讓屏幕更亮更美

氮化鎵在發光材料領域的應用,重點在照明及新一代屏幕面板Micro LED上。基於氮化鎵熱導率高、發光效率與頻率高等特性,它能夠為照明與LED產品帶來更高的亮度,在相同功率下,產品的能耗更小,相比LCD屏幕省電可達85%。尤其令人驚喜的是,氮化鎵讓Micro LED整體組件更小、更薄,組件更小使Micro LED可以做到8K甚至更高的解析度,而更薄則更有利於封裝,能夠有效減少屏幕的邊框寬度,提高屏佔比。此外,相比當下使用有機材料的OLED,使用無機氮化鎵材料的Micro LED能夠基本上杜絕「燒屏」情況的發生,使屏幕壽命更長。

可見,氮化鎵技術極大地推動著新一代顯示技術的發展,行業觀察數據顯示,藍寶石襯底氮化鎵LED晶片市場佔有率達到90%以上,Micro LED正在崛起。為了在未來Micro LED主導的市場中佔據主動權,消費電子以及上下遊行業的激戰已經打響,三星、蘋果、索尼、Plessey等紛紛下場,作為Micro LED必備技術的氮化鎵更是必爭高地。從國內來看,康佳在氮化鎵技術上的布局和研究進展具有典型性。

康佳發力氮化鎵技術絕非偶然。早在2018年10月康佳半導體科技事業部成立之初,康佳就表示第一個瞄準的領域是光電。2019年9月,重慶康佳半導體光電研究院成立,該研究院建立以氮化鎵LED為主要對象的研究平臺環境,為氮化鎵技術的研究提供了最大的兼容性,康佳的這一布局為國內氮化鎵研究平臺的建造提供了很好的借鑑。不久,康佳APHAEA首款Micro LED系列產品 Smart Wall發布,它採用超精度巨量轉移技術把Micro LED晶片從獨立的氮化鎵和藍寶石襯底轉到基板之上,最終製造成Micro LED屏幕,這是氮化鎵技術在大屏應用上的重大突破。近期,康佳自主研發的以氮化鎵為材料的藍色與綠色 Micro LED發光晶片成功點亮,康佳的氮化鎵研究正在快速推進。

如此注重氮化鎵技術,康佳的野心可以預見,那就是通過掌握氮化鎵技術,擺脫中國企業核心技術受制於人的被動局面,並搶佔Micro LED領域的話語權,為企業發展佔領技術與市場的雙重高地。

除了功率與發光材料,氮化鎵在射頻領域也有重要應用。2020年被業內認為將是5G建設爆發年,基站端氮化鎵放大器市場規模巨大,這無疑將讓大眾的用網體驗更棒。

生活需求是市場的源泉,氮化鎵應用領域與生活息息相關,這決定了它必然擁有不可預估的巨大市場。氮化鎵藍海爭奪戰已經在頭部企業打響,應用產品蓄勢待發,2020年有望成為氮化鎵爆發元年,大眾的生活也將在接下來的日子裡向高科技再度邁進。

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