欧洲杯-米乐M6官方网站第三代半导体材料——氮化镓的产业现状与发展趋势

　　

　　半导体材料是半导体产业发展的基础，20世纪30年代才被科学界所认可。随着半导体产业的发展，半导体材料也从一代、二代发展到现在的第三代。氮化镓就属于第三代半导体，下面一起来看下氮化镓产业现状和发展趋势。

　　最早《中国制造2025》计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2016年，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，第三代半导体被列为国家科技创新2030重大项目“重点材料研发及应用”方向之一。

　　2017年，北京、江苏、山东和广东等地陆续出台促进化合物半导体发展的62项相关政策。国内已经形成了第三代半导体产业发展的聚集区：京津冀、长三角、珠三角、和闽三角。地方政府出台“十三五规划”、“重点研发计划”、“科技创新规划”中涉及第三代半导体条款的政策有30条。

　　全球范围内，氮化镓专利申请量排名前四的国家及地区是日本、中国、美国、韩国、中国台湾，其中中国专利量占全球的23%。主要机构包括：中科院、西安电子科技大学、中国电子科技集团等。这些专利布局主要集中在发光二极管、激光二极管、场效应晶体管、电极等电子器件领域以及沉积方法、外延生长等加工工艺上。如表1氮化镓领域重点机构技术布局所示。

　　1.照明领域：当前在国内外非常受人瞩目的半导体照明是一种新型的高效、节能和环保光源，它将取代使用的大部分传统光源，被称为21世纪照明光源的革命，而氮化镓基高效率、高亮度发光二极管(LED)的研制是实现半导体照明的核心技术和基础。

　　2.光存储领域：DVD的光存储密度与作为读写器件的半导体激光器的波长的平方呈反比，而氮化镓基短波长半导体激光器可以把当前使用的砷化镓(GaAs)基半导体激光器的DVD光存储密度提高4~5倍，将会成为新型光存储和处理的主流技术。

　　3.高温、高频、高功率微波器件：熔点在1700℃，频率目前可达到25G，功率达到1800w，在航空航天，微波雷达，卫星通信，5G通信有非常大的优势。

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　　4.电力电子芯片器件：由于GaN材料电子漂移饱和速度高，击穿场强大，目前硅基GaN功率器件具有高反向关断电压、更高的工作频率和更低的导通电阻等特性，可使电源做的更小，效率更高，更高的功率密度。在开关电源、电动汽车、光伏发电、UPS、数据中心、无线充电，芯片处理器等应用具有非常好的前景。

　　5.氮化镓射频器件：以高频、高效、大功率的特点广泛应用于雷达、电子战等军工领域，在解决国家重大安全需求上发挥了关键作用。

　　5G通讯的革命性转变重塑了射频技术产业，也为氮化镓射频器带来重大的市场机遇。5G应用的频段数将达到50个以上，全球移动通讯网络支持的频段总数将超过90个欧洲杯-米乐M6官方网站。5G技术的高速率、低延迟特性对射频通信器件的功率、频率范围、传输效率及传输可靠性等提出了新的要求，这将促进氮化镓半导体材料市场的快速发展。

　　2016年我国半导体照明产业产值5216亿元，较2015年增长了22.8%，我国已经成为全球最大的半导体生产地，国内半导体照明相关企业超过3万家。而氮化镓衬底的发展将进一步提升LED性能。很多厂商已经开始研究氮化镓衬底应用于聚光照明和汽车照明，现在发展的障碍是由于价格原因。

　　2017年，氮化镓器件市场销售额达到20.8亿元，增速达到32.3%。氮化镓基LED由于应用市场较为成熟，占比高达70.0%;而在射频通信和功率器件领域，虽然氮化镓器件性能优势明显，但是由于价格始终居高不下，市场渗透率较低，合计占比不到30%，如图1氮化镓器件市场应用结构(亿元)。

　　近几年，国内投资热度高涨。根据第三代半导体产业技术创新战略联盟的统计，仅仅2017年一年，投产氮化镓材料相关项目金额已经超过19亿元。

　　在政策和市场的双重推动下，第三代半导体材料氮化镓产业发展迅速。从研发角度看，中国专利量占全球的23%，排名第二，但美日欧产业化技术领先，军民两用是国内氮化镓材料的产业化特色，我国发展氮化镓半导体照明产业具有巨大的优势。预计未来，5G通讯和半导体照明将推动氮化镓市场高速增长。

　　在巨大优势和光明前景的刺激下，目前全球各国均在加大马力布局第三代半导体领域。当前我国发展第三代半导体面临的机遇非常好，因为过去十年，在半导体照明的驱动下，氮化镓无论是材料和器件成熟度都已经大大提高。第三代半导体前景广阔，作为5G科技革命的“核芯”，这是一场新的机遇。

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