:第三代半导体氮化镓GaNA股仅有的2家核心公司
今天聊一聊第三代半导体:氮化镓GaN 。 两家核心公司的业务在文章底部 。
根据材料的不同 , 现代半导体已经发展到第三代 。
第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗(Ge)元素半导体 。 它们在国际信息产业技术中的各类分立器件和集成电路、电子信息网络工程等领域得到了极为广泛的应用 。
第二代半导体材料是指化合物半导体材料 , 如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)、磷化铟(InP) , 以及三元化合物半导体材料 , 还有一些固溶体半导体材料、玻璃半导体(又称非晶态半导体)材料、有机半导体材料等 。 主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件 , 是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料 。
第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(禁带宽度Eg>2.3eV)的半导体材料 。
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与第一代和第二代半导体材料相比 , 第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力 , 更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件 。 从目前第三代半导体材料及器件的研究来看 , 较为成熟的第三代半导体材料是SiC和GaN , 而ZnO、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段 。
氮化镓(GaN)优势、用途
极其稳定的化合物 , 坚硬和高熔点材料 , 熔点为 1700℃ 。 具有高的电离度 , 出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度 , 且具有低导通损耗、高电流密度等优势 。
通常用于微波射频、电力电子、光电子三大领域 。 微波射频包含了5G通信、雷达预警、卫星通讯等应用;电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用;光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用 。
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1、氮化镓(GaN)在微波射频(5G)领域
随着5G到来 , GaN在Sub-6GHz 宏基站和毫米波(24GHz以上)小基站中找到一席之地 。 GaN射频市场将从2018年的6.45亿美元增长到2024年的约20亿美元 , 这主要受电信基础设施和国防两个方向应用推动 , 卫星通信、有线宽带和射频功率也做出了一定贡献 。
随着新的基于GaN的有源电子扫描阵列(AESA)雷达系统的实施 , 基于GaN的军用雷达预计将主导GaN军事市场 , 从2018年的2.7亿美元增长至2024年的9.77亿美元 , CAGR达 23.91% 。
GaN无线基础设施的市场规模将从2018年的3.04亿美元增长至2024年的7.52亿美元 , CAGR达16.3% 。
GaN有线宽带市场规模从2018年的1,550万美元增长至2024年的6,500万美元 , CAGR达 26.99% 。
GaN射频功率市场规模从2018年的200万美元增长至2024年的10,460万美元 , CAGR达 93.38% , 具有很大成长空间 。
氮化镓(GaN)市场格局
Yole统计 , 2019全球3750多项专利一共可分为1700多个专利家族 。 这些专利涉及RF GaN外延、RF半导体器件、集成电路和封装等 。 Cree(Wolfspeed)拥有最强的专利实力 , 在RF 应用的GaN HEMT 专利竞争中 , 尤其在GaN-on-SiC技术方面处于领先地位 , 远远领先于其主要专利竞争对手住友电工和富士通 。 英特尔和MACOM是目前最活跃的 RF GaN专利申请者 , 主要聚焦在GaN-on-Si 技术领域 。 GaN RF HEMT 相关专利领域的新进入者主要是中国厂商 , 例如HiWafer(海威华芯) , 三安集成、华进创威 。
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2、氮化镓(GaN)在电力电子领域
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