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半导体的快速发展对制造集成电路设备的公司提出了大量要求。每一个新的硅节点都会带来大量的新需求，很容易想象旧的设备很快会过时。虽然情况可能如此，但是设计精良的设备通常可以适应新的任务需求。 当前氮化镓之所以火爆的原因？ 氮化镓是第三代半导体材料之一，在半导体材料发展的三代技术中，第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表，奠定了微电子产业基础；第二代半导体材料以砷化镓和磷化铟为代表，奠定了信息产业基础。 以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料，因具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优越性能，是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”，在半导体照明显示、新一代移动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景，对节能减排、产业转型升级、催生新的经济增长点将发挥重要作用。 就在前几天，小米其旗舰手机发布会上推出了一款65W氮化镓充电器，引发市场对氮化镓的强烈关注。据介绍，氮化镓材料具备高功率、高频率、高导热等优势，用在充电领域可在输出大功率的同时保持充电器体积可控，因此获得不少终端厂商青睐。 当然，第三代半导体吸引的不仅仅是终端厂商，资本以及产业级的合作已然开启。比如国内企业康佳集团，就聚集团之力布局第三代半导体产业。作为一家中国领先的电子信息上市企业，半导体集成电路是康佳集团的核心，而为了彻底解决中国缺芯少屏的困境，康佳发展半导体业务也势在必行。 氮化镓应用市场可观 一方面，小米和众多处在这一风口的3C电源企业，随着普及浪潮的到来，氮化镓快充开始渗透手机和笔记本等电子设备的配件市场，市场容量有望迅速扩大，各大主流电商及电源厂也是摩拳擦掌。另外一方面，氮化镓快充将逐渐被各大主流手机厂商做为inbox的标准配件，其市场规模更是异常可观，势必会把氮化镓技术的应用推向又一个巅峰。 据悉，目前65W适配器已经被广大手机厂商所采用，2020年100W适配器将会出现在市场当中。华为、三星、苹果也在GaN技术上有着较深的积累，海思、中兴微电子等也早有布局，据业内人士透露，今年华为、vivo等手机品牌厂商还会推出GaN充电器。不过，有使用过GaN充电器的业内人士表示，与Si相比，GaN充电器的体积并没有小太多，发热功率更大。 根据市场研究机构估计，2024年，仅在手机和笔记本快充领域，氮化镓市场可达3.58亿美元；2018至2024年间市场规模的复合年增长率将高达92%。其中，GaN快充市场2020-2023年间增速将达到55%。乐观情况下，氮化镓功率市场规模将超过7.5亿美元。 使用了氮化镓材料的电子产品可以实现：小巧、高效、发热低的特性。基于上述优点，它可以解决5G时代的智能科技硬件产品在节能、小型化、大功率等多方面的要求。 除了快充细分领域，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言，微波射频方向包含5G通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用；光电子方向包括LED、激光器、光电探测器等应用。 再以氮化镓在射频领域的应用为例。5G时代的核心是5G网络，5G网络的关键在于5G基站的铺设，射频氮化镓有着输出功率更大、频率特性更好、瞬时带宽更大、体积更小等多方面的优势，是5G基站功率放大器等元器件的绝配。 最大挑战：量产难度高 也因为第三代半导体材料后市看俏，所以也有不少厂商很早就开始投入研发，可望成为下一代的明日之星，惟就业者表示，要生产一片碳化硅晶圆并不难，困难的是要怎么从一片到一百片、一千片的量产能力，这些都受限技术、专利以及成本门槛，造成量产的挑战。 以碳化硅来说，技术难度在于第一、在长晶的源头晶种来源就要求相当高的纯度、取得困难。 第二，长晶的时间相当长，以一般硅材料长晶来说，平均约3-4天即可长成一根晶棒，但碳化硅晶棒则约需要7天，由于长晶过程中要随着监测温度以及制程的稳定，以免良率不佳，故时间拉长更增添长晶制作过程中的难度。 第三则是长晶棒的生成，一般的硅晶棒约可有200公分的长度，但长一根碳化硅的长晶棒只能长出2公分，造成量产的困难。 |
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