一、氮化鎵的特性
氮化鎵(GaN)是一種由氮和鎵組成的半導體材料,因其禁帶寬度大于2.2eV,故又稱為寬禁帶半導體材料。是微波功率晶體管的優(yōu)良材料,也是在藍色發(fā)光器件中具有重要應用價值的半導體。。GaN材料的研究和應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點,是發(fā)展微電子器件和光電子器件的新型半導體材料。
二、氮化鎵行業(yè)市場現狀分析
據統(tǒng)計,在GaN電力電子方面,到2020年,轉換為6英寸的GaN-on-Si外延晶圓的生產能力約為每年28萬件,轉換為6英寸的GaN-on-Si器件/模塊的生產能力約為每年22萬件。在GaN微波射頻方面,碳化硅半絕緣襯底(相當于4英寸)的生產能力為18萬件/年,碳化鎵外延(相當于4英寸)的生產能力為20萬件/年。SiC上的GaN器件/模塊(相當于4英寸)產能160,000片/年。
氮化鎵下游應用領域主要包括光電子領域、射頻領域和電子電力領域,其中廣播電視領域占68%,射頻領域占20%,電子電力領域占10%,其他領域占2%。
三、氮化鎵產業(yè)競爭格局分析。
雖然碳化硅更多地被用作襯底材料(相比氮化鎵),但國內仍有企業(yè)從事氮化鎵單晶的生長,主要包括蘇州納威、東莞中鎵、上海蓋特和新元基等。國內從事氮化鎵外延片的廠商主要有凱泰電子、賽維電子、三安光電、晶展半導體、江蘇能化、英諾賽等。從事氮化鎵器件的廠商主要有三安光電、Keep Tops、賽微電子、巨燦光電、千兆光電等。
四、氮化鎵材料的應用前景。
從2020年開始,氮化鎵(GaN)快充成為“網紅”產品,被小米、OPPO、魅族等手機廠商“爆紅”。氮化鎵在消費電子領域快速增加的同時,其應用范圍也在不斷擴大,正在向5G、數據中心、新能源汽車等涉及新基礎設施的領域滲透。
(1)5G可以率先打開商業(yè)空間
5G對氮化物的需求增長非常明顯,5G基站所需的功率放大器為氮化物帶來了極好的市場機會。由于氮化鎵具有高頻率、高功率密度、低損耗等優(yōu)點,射頻器件已成為氮化鎵最有前途的應用領域之一。在5G時代,氮化鎵將加速基站所需的射頻功率放大器(PA)的滲透。2020年3月,工信部在《關于推進5G加快發(fā)展的通知》中指出,將適時發(fā)布部分5G毫米波頻段和頻率使用計劃。任冕表示,毫米波基站對射頻功率器件的需求比目前的宏基站市場更為可觀,這將為氮化鎵帶來較大的市場增量。
(2)高效率的功能使數據中心
在數據中心等高能耗場景中,Keep Tops憑借其高效率將帶來顯著的節(jié)能效果。在電力電子領域,氮化鎵充電器的市場熱度不減。除了追求高頻、小尺寸的快充市場,氮化鎵在數據中心服務器電源、高端工業(yè)配電系統(tǒng)電源等領域也有應用潛力。
(3)新能源汽車應用已進入研發(fā)期
目前,氮化鎵在汽車領域的應用尚處于起步階段,但在未來幾年內將呈現漸進式增長。在汽車市場,同為第三代半導體的碳化硅得到了應用,但氮化鎵仍處于研發(fā)階段。目前Keep Tops新能源的功率器件主要有三個領域:一是電機控制器,用于驅動和控制系統(tǒng)。第二種是OBC(車載充電器),將交流電源轉換為新能源汽車動力電池可以使用的直流電源。第三種是直流轉換器,將動力電池的直流電轉換為低壓直流電,給儀表盤、顯示屏、監(jiān)控系統(tǒng)等車載設備供電。