#IT时报#5G绝配，充电必备，“氮化镓”如何撩起雷军的“镓”国梦( 二 )

本文插图
晶圆的制作一般包括衬底制备和外延工艺两大环节。

本文插图
在氮化镓单晶衬底上长氮化镓我们称为同质外延，在其他材料衬底上长氮化镓我们称为异质外延片，目前商业方案中使用更多的是氮化镓异质外延片，图为4英寸蓝宝石衬底氮化镓晶圆，图片来源/苏州纳维科技有限公司
其中蓝宝石基氮化镓广泛被用来做LED ，硅基氮化镓用来做功率器件，碳化硅基氮化镓广泛用于射频领域。
本次小米发售的快充头，就是硅基氮化镓用于功率器件的一个典型应用场景。

本文插图
刘英斌透露，不同衬底的氮化镓外延片售价也有所不同，蓝宝石衬底工艺最为成熟， 4英寸的外延片只需100多元，而碳化硅基则至少贵几十倍。
氮化镓单晶生产企业苏州纳维科技有限公司一工作人员告诉《IT时报》采访人员，其公司生产的氮化镓产品规格有2~4英寸，目前在售主力产品为2英寸，单片售价在1万?2万元之间， 4英寸产品多用于展示， “炫技”的成分更多。
中信证券报告称，随着用户对充电器通用性、便携性的需求提高，未来GaN快充市场规模将快速上升。
预计2020年全球GaN充电器市场规模为23亿元， 2025年将快速上升至638亿元， 5年复合年均增长率高达94％。
同时，综合性能和成本两个方面， GaN也有望在未来成为消费电子领域快充器件的主流选择。
03
GaN与5G是绝配
当然，充电市场只是GaN应用的“冰山一角” 。
凭借出色的功率性能、频率性能以及散热性能， GaN还可用于5G基站、电力系统、自动驾驶等众多功率和频率有较高要求的场合。其中， GaN与5G的结合堪称绝配。
张国斌也表示，射频放大器会大量用到氮化镓，氮化镓在射频领域也很热门。
射频电路中的一个关键组成是PA（Power Amplifier ，功率放大器），从目前的应用上看，功率放大器主要由砷化镓功率放大器和互补式金属氧化物半导体功率放大器（CMOS PA）组成，其中又以砷化镓PA为主流。
尽管氮化镓、砷化镓和磷化铟（InP）是射频应用中常用的半导体材料，但与砷化镓和磷化铟等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS和碳化硅等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。
这意味着，采用氮化镓材料的5G器件瞬时带宽更高，更直白地说，如果5G基站中的射频器件大规模使用氮化镓器件后， 5G用户的上网速度将得到进一步提升和保障。

本文插图
更为重要的是， 5G射频收发单元阵列中，一个5G基站常常拥有100多根天线，射频器件数量大量增加，所以器件的尺寸显得尤为重要。

本文插图
基站天线，图片来源/piqsels
GaN尺寸小、效率高、功率密度大，是实现高集成化的不二选择。
调研机构Yole认为， 2022年氮化镓功率器件的市场规模为4.62亿美元。而在5G基站等建设的拉动下，到2024年氮化镓射频器件市场规模有望突破20亿美元。
04
巨头开始布局GaN
在广阔前景的召唤下， GaN产业链包括上游的材料（衬底和外延）、中游的器件和模组、下游的系统和应用等均将受益。