氮化鎵的案例
硅基氮化鎵的投資思考
來源：水深三米
作者：滿川愛潛水
國內氮化鎵賽道的投資價值
一、氮化鎵賽道的投資價值
第三代半導體的材料特性帶來其對硅基功率器件部分市場的逐步替代，這一點不斷通過市場應用的驗證，已基本成為共識。
相比碳化硅，目前硅基氮化鎵的主要劣勢包括耐壓等級低和缺乏可靠性的驗證數據。另外，由于硅基氮化鎵整體產值低，尚未形成規(guī)模效應，導致成本相比碳化硅并沒有形成優(yōu)勢。
但目前硅基氮化鎵廠商正在通過外延、器件結構、驅動控制電路推動產品向高耐壓（目前已有1200v的產品）和高可靠性（目前已有高壓器件的理想可靠性數據）不斷演進，且氮化鎵器件的售價已經逼近硅MOS，產品性能、品質、成本不斷逼近甜蜜點。
另外，相比碳化硅，硅基氮化鎵材料本身可以提供更高的電源效率和更低的成本，在600V至1200V區(qū)間，硅基氮化鎵會成為非常具備競爭優(yōu)勢的技術方向。
另外，隨著碳化硅在汽車、光伏市場的不斷應用，國內外動不動幾十億甚至上百億產值的投資，直觀感受感覺碳化硅的市場規(guī)模很大，而用于小小充電頭的氮化鎵感覺市場規(guī)模要小很多。根據Yole發(fā)布的數據，2025年碳化硅的市場規(guī)模為25億美金，2026年氮化鎵市場規(guī)模預測數據為10億美金，乍一看確實碳化硅的整體產值確實是氮化鎵的好幾倍。
但碳化硅和硅基氮化鎵對于國內大部分企業(yè)的機會產值實際相當：
一是考慮襯底的產值。成本結構不同，沒有襯底環(huán)節(jié)的碳化硅企業(yè)機會產值大打折扣。碳化硅襯底的成本約50%，外延片的成本約20%，器件制造封測的成本是30%。
展開 氮化鎵正在改變世界，中國企業(yè)發(fā)力強勁
越來越多的人在使用手機快充充電器的時候可能不經意間會發(fā)現氮化鎵（GaN）這個專業(yè)名詞，實際上，正是“氮化鎵”這一第三代半導體材料的技術突破，讓第三代半導體能實現更多的場景應用，例如氮化鎵電子器件具有高頻、高轉換效率、高擊穿電壓等特性，讓微顯示、手機快充、氮化鎵汽車等有了無限可能。
智慧芽旗下智慧芽創(chuàng)新研究中心最新發(fā)布《第三代半導體-氮化鎵(GaN)技術洞察報告》（下稱“報告”），從技術角度全面洞察分析了氮化鎵這一產業(yè)的誕生、產業(yè)發(fā)展和未來突破。
報告顯示，國內產業(yè)鏈基本形成，產業(yè)結構相對聚焦中游，中國企業(yè)紛紛入場。全球在氮化鎵產業(yè)已申請16萬多件專利，有效專利6萬多件。其中，保護類型以發(fā)明專利為主，行業(yè)技術創(chuàng)新度比較高。報告指出，該領域中美日技術實力較強，中美日市場較熱。
在報告展示的氮化鎵技術的日常應用場景中， 豐田與日本名古屋大學合作開發(fā)“全氮化鎵汽車”，且目前寶馬也已經加入氮化鎵汽車應用這一陣營 ；與此同時， 氮化鎵快充走進日常生活，華為氮化鎵快充充電器面市 ，擁有大功率、超級快充、輕巧便捷的特點，支持手機、平板、PC電腦等設備充電。
氮化鎵產業(yè)初步形成
氮化鎵（GaN）主要是指一種由人工合成的半導體材料，是第三代半導體材料的典型代表, 研制微電子器件、光電子器件的新型材料。氮化鎵技術及產業(yè)鏈已經初步形成，相關器件快速發(fā)展。第三代半導體氮化鎵產業(yè)范圍 涵蓋氮化鎵單晶襯底、半導體器件芯片設計、制造、封測以及芯片 等主要應用場景。
氮化鎵應用范圍廣泛，作為支撐“新基建”建設的關鍵核心器件，其 下游應用切中了 “新基建”中5G基站、特高壓、新能源充電樁、城際高鐵等主要領域。
展開 熱度不減的氮化鎵
來源：半導體行業(yè)觀察
隨著基于硅的技術發(fā)展逐漸接近極限，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）等為代表的第三代半導體迎來了爆發(fā)風口。其中，SiC和GaN作為目前最為成熟，商業(yè)化程度最高的第三代半導體材料自然風頭正盛。此前，我們曾在《“拯救”SiC的幾大新技術》一文中詳細介紹了SiC材料，這次我們來詳解下GaN。
氮化鎵主要是由人工合成的一種半導體材料，禁帶寬度大于2.3eV，也稱為寬禁帶半導體材料，是研制微電子器件、光電子器件的新型材料。相比“得碳化硅者得天下”，氮化鎵就顯得低調許多，1969年日本科學家Maruska等人才在藍寶石襯底表面沉積出了氮化鎵薄膜，本世紀初氮化鎵進入了飛速發(fā)展階段。2019年，氮化鎵作為第三代半導體的主要材料之一首次進入主流消費應用，并在2020年因小米氮化鎵充電器而引發(fā)關注。
低調卻“吸金”
雖然沒有碳化硅那么火爆，但氮化鎵的吸金程度也毫不遜色。據筆者不完全統(tǒng)計，除了國外的ST、英飛凌和PI等企業(yè)一馬當先以外，國內的英諾賽科和納微也發(fā)展迅猛，到這也擋不住氮化鎵的發(fā)展浪潮。
據不完全統(tǒng)計，2021年國內超9家氮化鎵相關企業(yè)獲得了超12輪的融資，其中禹創(chuàng)半導體、鎵未來、能華微電子等3家企業(yè)都完成了2輪融資，從透露的投資額來看，芯元基完成了逾億元B輪；南芯半導體完成了近3億元D輪融資；能華微電子則是完成了數億元C輪。此外，2021年封測巨頭晶方科技入局氮化鎵，投資了以色列VisIC Technologies Ltd．，環(huán)旭電子也宣布投資氮化鎵系統(tǒng)有限公司，加碼功率電子戰(zhàn)略。
展開 使用氮化鎵(GaN)提高電源效率
與硅相比，氮化鎵具有非常低的特定RDS(ON)，因此開關更小，并且COSS也更低。這意味著更小的氮化鎵器件可以處理與更大的硅器件相同的功率水平。
圖3：相較于硅MOSFET，氮化鎵器件的總損耗更低
較低的RDS(ON)和較小的COSS損耗相結合，可以使用氮化鎵設計出更高效率的電源，從而減少散熱。所需耗散熱量的降低也有助于縮小電源尺寸。頻率是設計者可以用來減小尺寸和優(yōu)化使用氮化鎵的電源性能的另一個手段。由于氮化鎵本質上比硅更高效，因此有可能提高基于氮化鎵的電源的開關頻率。雖然這會增加損耗，但它們仍會顯著低于硅MOSFET的損耗，并減小變壓器的尺寸。
變壓器結構的實際限制和電路中的寄生元件限制了開關頻率可以有效地提高到何種程度。在實際設計中，對于額定功率為≤100W的基于氮化鎵的反激式適配器來說，能夠提供效率、尺寸和低成本的最佳組合的開關頻率可以低于100kHz。對于氮化鎵而言，限制因素不是開關速度。隨著COSS的大幅減小，設計者有了更大的靈活性，可以針對損耗優(yōu)化開關頻率，達成一個卓越的解決方案。
利用氮化鎵提高電源效率
電源效率的提高究竟是如何實現的呢？舉例來說，對于一個使用硅MOSFET的65W反激式適配器，其效率曲線在10%負載下處于約85%的范圍內，在滿載時將達到90%以上（見圖4）。而一個使用Power Integrations (PI)公司基于氮化鎵的InnoSwitch?器件的65W反激式適配器，其效率在10%負載下將約為88%。在滿載時，這款氮化鎵設計的效率將達到約94%。假如用氮化鎵器件取代硅MOSFET，在整個負載范圍內將可實現約3%的效率改進。
展開 
氮化鎵晶體管和碳化硅MOSFET
圖5：兩種結構的氮化鎵晶體管
級聯(lián)結構的氮化鎵是耗盡型氮化鎵與一個低壓的硅MOSFET級聯(lián)在一起，該結構的好處是其驅動與傳統(tǒng)硅MOSFET的驅動完全相同
（因為驅動的就是一個硅MOSFET）
，但是該結構也有很大的缺點，首先硅MOSFET有體二極管，在氮化鎵反向導通電流時又存在體二極管的反向恢復問題。其次硅MOSFET的漏極與耗盡型氮化鎵的源極相連，在硅MOSFET開通和關斷過程中漏極對源極出現的振蕩就是氮化鎵源極對門極的振蕩，由于此振蕩時不可避免的，那么就存在氮化鎵晶體管被誤開通和關斷的可能。最后由于是兩個功率器件級聯(lián)在一起，限制了整個氮化鎵器件的導通電阻的進一步減小的可能性。
由于級聯(lián)結構存在以上問題，在功率半導體界氮化鎵晶體管的主流技術是增強型氮化鎵晶體管。以英飛凌科技有限公司的氮化鎵晶體管CoolGaN為例，其詳細結構如圖6所示。
圖6：CoolGaN結構示意圖
如圖6所示，目前業(yè)界的氮化鎵晶體管產品是平面結構，即源極，門極和漏極在同一平面內，這與與超級結技術
(Super Junction)
為代表的硅MOSFET的垂直結構不同。門極下面的P-GaN結構形成了前面所述的增強型氮化鎵晶體管。漏極旁邊的另一個p-GaN結構是為了解決氮化鎵晶體管中常出現的電流坍陷
(Current collapse)
問題。
展開 干貨 | 氮化鎵晶體管和碳化硅MOSFET
圖4：氮化鎵導電原理示意圖
圖4所示的基本氮化鎵晶體管的結構是一種耗盡模式(depletion-mode)的高電子移動率晶體管(HEMT)，這意味著在門極和源極之間不加任何電壓(VGS=0V)情況下氮化鎵晶體管的漏極和元件之間是導通的，即是常開器件。這與傳統(tǒng)的常閉型MOSFET或者IGBT功率開關都完全不同，對于工業(yè)應用特別是開關電源領域是非常難以使用的。為了應對這一問題，業(yè)界通常有兩種解決方案，一是采用級聯(lián)(cascode)結構，二是采用在門極增加P型氮化鎵從而形成增強型（常閉）晶體管。兩者結構如圖5所示。
圖5：兩種結構的氮化鎵晶體管
級聯(lián)結構的氮化鎵是耗盡型氮化鎵與一個低壓的硅MOSFET級聯(lián)在一起，該結構的好處是其驅動與傳統(tǒng)硅MOSFET的驅動完全相同（因為驅動的就是一個硅MOSFET），但是該結構也有很大的缺點，首先硅MOSFET有體二極管，在氮化鎵反向導通電流時又存在體二極管的反向恢復問題。其次硅MOSFET的漏極與耗盡型氮化鎵的源極相連，在硅MOSFET開通和關斷過程中漏極對源極出現的振蕩就是氮化鎵源極對門極的振蕩，由于此振蕩時不可避免的，那么就存在氮化鎵晶體管被誤開通和關斷的可能。最后由于是兩個功率器件級聯(lián)在一起，限制了整個氮化鎵器件的導通電阻的進一步減小的可能性。
由于級聯(lián)結構存在以上問題，在功率半導體界氮化鎵晶體管的主流技術是增強型氮化鎵晶體管。
展開 氮化鎵產業(yè)鏈全景圖
行業(yè)主要上市企業(yè):
目前國內氮化鎵行業(yè)的上市公司主要有華潤微(688396)、三安光電(600703)、士蘭微(600460)、聞泰科技(600745)
本文核心數據:
氮化鎵行業(yè)產業(yè)鏈、氮化鎵行業(yè)產業(yè)鏈全景圖、氮化鎵行業(yè)產業(yè)鏈生產企業(yè)熱力地圖
氮化鎵行業(yè)產業(yè)鏈全景梳理:氮化鎵制造涉及多個環(huán)節(jié)
在上游供應方面,碳化硅襯底
的原料包括石英礦、石油焦,氮化鎵的原料主要從硝酸鹽、金屬鎵中獲取;在中游制造方面,最主要的工序即襯底和外延生長,這是材料技術的關鍵點所在;在下游應用方面,氮化鎵一般用于器件/模塊的制造,最終形成半導體產品應用于各個領域。
GaN產業(yè)鏈按環(huán)節(jié)分為Si襯底(或GaN單晶襯底、SiC、藍寶石)、GaN材料外延、器件設計、器件制造、封測以及應用。各個環(huán)節(jié)國內均有企業(yè)涉足,如在射頻領域,SiC襯底生產商有天科合達、山東天岳等,GaN襯底有維微科技、科恒晶體、鎵鋁光電等公司。外延片涉足企業(yè)有晶湛半導體、聚能晶源、英諾賽科等。蘇州能訊、四川益豐電子、中科院蘇州納米所等公司則同時涉足多環(huán)節(jié),力圖形成全產業(yè)鏈公司。
氮化鎵行業(yè)產業(yè)鏈區(qū)域熱力地圖:廣東省分布最集中
從我國氮化鎵產業(yè)鏈企業(yè)區(qū)域分布來看,我國氮化鎵行業(yè)產業(yè)鏈企業(yè)主要分布在廣東省,其次是福建省。其余地區(qū)雖然有企業(yè)分布,但是數量較少。
從代表性企業(yè)分布情況來看,江蘇省代表性企業(yè)分布最多,如蘇州納維、晶湛半導體、英諾賽科等。
展開 又增2個氮化鎵項目：12.4億；1萬片！
最近，氮化鎵投資繼續(xù)在增加——四川新增一個總投資12.4億元的氮化鎵射頻線，同時一氮化鎵代工廠將新建月產能1萬片的新工廠。
據不完全統(tǒng)計，2021年1-8月，全國新增了25個氮化鎵項目，數量達到2020年全年的90%左右。9月9日，“三代半風向”將在深圳公布氮化鎵全國地圖，同時英飛凌、PI公司和英諾賽科等眾多企業(yè)也將帶來重磅演講。
四川：
新增氮化鎵射頻項目
氮化鎵企業(yè)獲千萬級融資
▲ 據川觀新聞報道，8月28日，四川成都金牛區(qū)舉行了集中開工儀式，共有9大項目，總投資68.9億元，其中包含北京航天微電芯片的氮化鎵項目。
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據介紹，北京航天微電芯片孵化產業(yè)園項目總投資約12.4億元，計劃于2023年6月竣工。該項目將建成一條6英寸0.15μm全制程GaN/GaAs射頻芯片研制線，打造以微聲芯片、氮化鎵芯片、SIP模組、毫米波砷化鎵芯片等產品為代表的高端芯片產業(yè)孵化平臺。
▲ 8月30日，成都氮矽科技有限公司完成了千萬級Pre-A輪融資，本輪資金主要用于產品研發(fā)以及產品銷售等方面。
據介紹，氮矽科技成立于2019年，2020年6月完成千萬級天使輪融資。目前，該公司的營收在每月十幾萬左右，8月底將發(fā)布氮化鎵晶體管與驅動芯片的合封產品，Q3發(fā)布100V功率氮化鎵半橋驅動芯片。
此外，氮矽科技表示，為使得產能更有保障，氮矽科技的代工廠即將建設一個月產能6000-10000片的工廠。
展開 關于氮化鎵器件的未來，英飛凌是這樣看的
但是漸漸地，氮化鎵可以在多片集成和單片集成中也體現出優(yōu)勢。而英飛凌的著重點是所有領域，因為英飛凌在氮化鎵領域有一個很大的企圖心，希望在所有領域都有所成長和貢獻。”鄧巍補充說。
英飛凌提供的完整的GaN解決方案
這也是英飛凌在推出GaN器件的同時推出Eice DRIVER 驅動芯片的原因。在鄧巍看來，并不是所有的客戶都有很好的研發(fā)能力來驅動氮化鎵的產品，驅動不好就代表它的優(yōu)勢不能最大化。因此英飛凌自主研發(fā)了氮化鎵的三款不同的驅動器，提供最佳穩(wěn)健性。聯(lián)合氮化鎵的開關共同使用，能提供最好的效率和最小的研發(fā)投入。
在問到如定位硅、碳化硅和氮化鎵的市場的時候。鄧巍告訴半導體行業(yè)觀察的記者：“目前，硅是主流，氮化鎵和碳化硅是作為一種補充的方案， 在硅達不到的性能和指標的情況下，氮化鎵和碳化硅開始發(fā)揮作用”，“這個材料有一個很大的特點，那就是高效能、高頻率，在那些硅不能滿足需求的應用，氮化鎵可以去覆蓋。未來硅和GaN的市場會同時發(fā)展”，潘大偉補充說。
來源半導體行業(yè)觀察 李壽鵬
展開 智芯研報 | 氮化鎵（GaN）射頻器件市場：2026年預計達到24億美元以上
在電源管理應用上，氮化鎵的優(yōu)勢包括：
傳導損耗小，能效高。氮化鎵晶體管的導通電阻(Rds,on)是傳統(tǒng)硅元件的一半，在相同輸出電流下?lián)p耗更小，能效更高。低損耗同時意味著低發(fā)熱，從而可以有效地簡化散熱元件和熱管理系統(tǒng)設計；
氮化鎵晶體管內不含體二極管，沒有反向恢復損耗；
氮化鎵晶體管的輸入電荷非常小，幾乎沒有閘極驅動損耗；
氮化鎵功率元件可以支援更高的開關頻率(氮化鎵：1MHz，硅：<100KHz)，從而減小被動元件的體積；
氮化鎵元件的功率密度很大，能夠達到硅基LDMOS的四倍以上，在減小體積的同時可以增加輸出功率。
英飛凌(Infineon)大中華區(qū)電源管理及多元電子事業(yè)處資深營銷經理陳清源對同為第三代半導體材料的氮化鎵和SiC的優(yōu)缺點進行了對比，二者都具有快速開關性能，有助于提高效率，但是氮化鎵比硅的損耗低。
在應用場景下進一步對比可以發(fā)現，在高功率和更高壓應用場景下，SiC體現出很好的成熟度和性價比；而在100V~600V的低中壓應用中，氮化鎵就能夠發(fā)揮出更高的性價比。就結構來看，氮化鎵是橫向結構(比如JFET)，很難達到SiCMOSFET(垂直結構)的高電壓能力。
氮化鎵對于本征是常關的開關更具吸引力，它代表著迄今所用的全部硅晶體管的后續(xù)技術。此外，從整體系統(tǒng)的角度考慮，氮化鎵的優(yōu)勢在于能夠使拓撲結構變得更加緊湊。
展開 6吋氮化鎵單晶面世！關鍵技術揭秘
國內企業(yè)氮化鎵單晶進展
放眼國內，近幾年內，
吳越半導體
、
蘇州納維
、
廣東光大
、
上
海瀚鎵
和
鎵特半導體
以及
東莞
中稼
在氮化鎵單晶方面均取得了良好成果。
2021年12月，吳越半導體舉行了GaN晶體出片儀式，展出了全球范圍內
首次
厚度突破
1 厘米
的氮化鎵晶體。
據悉，2020年2月，吳越半導體、先導集團與高新區(qū)管委會簽訂合作協(xié)議，在無錫高新區(qū)實施
2-6 英寸氮化鎵自支撐單晶襯底產業(yè)化項目
——首個落戶于無錫先導集成電路裝備材料產業(yè)園的項目。
2021年1月，蘇州納維舉行總部大樓奠基儀式，項目建成后，GaN單晶襯底及外延片年產能達
5萬片
。在2017年，該公司推出4英寸GaN單晶襯底，并突破了6英寸的關鍵核心技術。
2021年9月，東莞增補了
6
1個
2021年第三批市重大項目，其中包括廣東光大的
氮化鎵項目
，總投資額高達
44億
元，建成后將生產2-4英寸氮化鎵襯底等產品。
2021年8月，根據《瀚鎵GaN自支撐晶圓制造關鍵技術研發(fā)與產業(yè)化》項目的環(huán)評公示，上海瀚鎵半導體科技有限公司將在上海市浦東新區(qū)建設“4英寸GaN高質量自支撐晶圓的研發(fā)及中試”。
2020年3月，鎵特半導體宣布開發(fā)出4英寸
摻碳半絕緣GaN晶圓片
。據悉，該公司已初步具備自支撐氮化鎵晶圓片產業(yè)化生產條件，4英寸自支撐氮化鎵晶圓片厚度達
800μm
。
2018年2月，東莞中稼半導體宣布，在國內
首次
試產4英寸自支撐GaN襯底，并計劃于同年年底實現常規(guī)
量產
。
展開 
10億氮化鎵快充項目即將開工
據“三代半風向”了解，部分氮化鎵企業(yè)近年來營收不斷上漲，比如Transphorm今年一季度營收環(huán)比增長20%，比去年同期增長118%。
國內方面，英諾賽科的氮化鎵出貨量已經超過千萬顆級別，前段時間，英諾賽科蘇州8英寸氮化鎵項目也正式量產，另一家氮化鎵企業(yè)也在擴線。據江蘇能華總經理朱廷剛博士透露，他們的二廠預計年底可以進入到預產狀態(tài)，未來產能將增加10倍。
相比碳化硅，氮化鎵技術難度較低，因此眾多企業(yè)可借助專業(yè)的晶圓代工廠，進入氮化鎵快充領域。隨著快充產品日益青睞國產氮化鎵（比如立訊采用元拓氮化鎵、瑞亨電子采用英諾賽科），最近，國產氮化鎵產品也越來越多：
1
青島聚能創(chuàng)芯推出650V系列氮化鎵功率器件產品
2
南芯推出高集成度GaN解決方案 SC3050/SC3056
3
鎵未來推出小尺寸貼片cascode氮化鎵器件G1N65R480PA、G1N65R240PB和 G1N65R150PB
4
南京芯干線推出650V氮化鎵功率器件（X-GaN）、650V 碳化硅二極管（X-SiC）。
5
深圳鎵華微電子推出共源共柵級聯(lián)結構的650V/900V/1200V硅基GaN器件
安克CEO估算，全球充電器市場每年是40億左右的產量，其中GaN氮化鎵只占1%，因此氮化鎵未來的市場需求很大。
而氮化鎵遠不止快充一個應用領域，英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部市場總監(jiān)程文濤最近表示，氮化鎵應用在手機快充市場，可以幫助率先驗證材料可靠性。未來，技術更成熟后，將在工業(yè)等領域看到更多氮化鎵應用。
展開 氮化鎵繼消費領域之后再瞄準汽車市場
氮化鎵的“上車”機會
近年來，氮化鎵器件通過性能優(yōu)化、產能提升、成本控制，逐漸應用于消費領域，快充尤其成為氮化鎵在消費市場的引爆點。相比傳統(tǒng)硅器件，氮化鎵快充能夠顯著提升充電速度，并降低系統(tǒng)待機狀態(tài)的電量消耗。
除了手機充電器，平面電視、游戲機、平板等追求輕量化的緊湊型終端，也為氮化鎵器件提供了每年20億美元的銷售規(guī)模。
隨著汽車電動化、5G通信、物聯(lián)網市場的不斷增長，基于氮化鎵的產品應用正逐步拓展，將推動2021年及未來功率半導體的需求增長。
在電動化對功率
器件要求越來越高的背景下，未來在汽車產業(yè)上，將有更多的第三代半導體器件出現。
目前，在特斯拉的的領頭效應下，全球范圍內已有不少車企和tier1企業(yè)布局基于SiC的車用第三代半導體功率器件。
汽車電子被預測是氮化鎵的下一個藍海市場 —— 在嘗到消費領域快充的甜頭后，在電動車快速成長，以及提高充電效率需求的帶動下，GaN功率器件廠商也開始積極開發(fā)汽車領域。利用氮化鎵可以將汽車的車載充電器（OBC）、DC-DC轉換器做得更小更輕，從而有空間放入更多的鋰電池，提升整車續(xù)航里程。
如果GaN能以較低的價格進入，且能夠證明其可靠性和高電流能力，未來將可以打入更具挑戰(zhàn)性的驅動系統(tǒng)，這一趨勢可能為其創(chuàng)造出更顯著的價值。
展開 氮化鎵又增100億新機會，美的正在介入！
8月20日，據《珠江商報》報道，美的正在自主研發(fā)氮化鎵芯片。
該技術將用在哪里呢？將與三安集成合作生產？今天，“三代半風向”跟大家聊聊氮化鎵的射頻能量應用。
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美的研發(fā)氮化鎵
聯(lián)手三安生產？
報道提到，2020年8月，廣東順德區(qū)發(fā)起了“揭榜掛帥”活動，累計遴選出26個核心技術攻關項目立項，其中就包括
美的的氮化鎵項目
。
據介紹，美的廚電公司將開展“基于氮化鎵固態(tài)源的射頻烹飪技術研究與應用，研發(fā)新一代具有自主知識產權的氮化鎵芯片”。
簡單來說，美的將開發(fā)射頻氮化鎵芯片，用在微波爐等家電中。
美的很早就看好氮化鎵射頻技術，早在2016年以前，美的跟Ampleon聯(lián)合開發(fā)了針對鐵路和集裝箱卡車等防顛簸的大型氮化鎵微波爐。
關于自研氮化鎵芯片，美的廚電公司研發(fā)團隊表示，“該項目將打破國外射頻功率放大芯片的壟斷及技術封鎖，引領射頻固態(tài)加熱領域的全新應用，實現跨應用場景、跨行業(yè)其他微波產品應用”。
“三代半風向”認為，美的應該不會自己建線，而是委托其他人生產。據了解，2019年3月，美的與三安集成達成戰(zhàn)略合作，共同成立第三代半導體聯(lián)合實驗室，合作方向聚焦在氮化鎵、碳化硅功率器件芯片與IPM應用電路。惠而浦、恩智浦、英飛凌等也在推
市場前景如何？
除了
美的、Ampleon
，
英飛凌、惠而浦、Macom和恩智浦
等也在推動氮化鎵的射頻能量應用。
展開 氮化鎵的合成制備及展望
目前使用最多的襯底是藍寶石(
Al2O3
)，此類材料由于制備簡單，價格較低，熱穩(wěn)定性良好，且可以用于生長大尺寸的薄膜而被廣泛使用，但是由于其晶格常數和線膨脹系數都與氮化鎵相差較大，制備出的氮化鎵薄膜可能會存在裂紋等缺陷。與此相比，碳化硅在與氮化鎵的晶格常數和線膨脹系數的差異比藍寶石要小得多，制備出的薄膜質量也較好，但由于該襯底價格昂貴，還不能被廣泛使用。此外，利用氮化鎵本身或者氮化鋁是最為理想的襯底材料，但目前該類襯底還不能用于制備大尺寸的薄膜。綜上所述，今后如果能研究出與氮化鎵更匹配且價格適中的襯底材料，那么對有關薄膜制備的技術以及LED 產業(yè)的發(fā)展將有重要意義。
二、 納米氮化鎵的制備
與制備單晶GaN 相比，制備納米GaN 要相對容易一些。目前在國外的一些文獻中報導了某些制備納米GaN 的方法，使用這些方法可以制作出各種形態(tài)的納米氮化鎵，如納米粉末，納米線，納米棒等等。比如溶膠凝膠法，化學氣相沉積法，無機熱熔法等。
1.溶膠凝膠法
溶膠凝膠法(sol-gel)法一般采用鎵的某些配合物為前驅物，如用檸檬酸作為絡合劑，與鎵離子絡合形成[Ga(C6H6O7)]-絡離子，然后在80~90℃左右的溫度下進行充分攪拌至糊狀后繼續(xù)攪拌2h 左右，自然冷卻即可得到透明凝膠，該物質為Ga2O3 前驅物。再將前驅物置于馬弗爐中以400 ℃左右的溫度加熱3~4h，可以將凝膠中混有的有機物充分分解。該過程可以將前驅物進一步提純，以制備更好的納米氮化鎵粉末。將加熱后的前驅物置于清潔的石英舟上，放入管式爐中，先用流動的N2 在較低溫度下烘干，以蒸發(fā)凝膠中的殘余有機物。
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