氮化镓的市场前景怎样?利亚德能量产氮化镓吗?
全球氮化镓行业处于起步阶段
氮化镓是一种无机物,化学式GaN,是氮和镓的化合物,是一种直接能隙(direct bandgap)的半导体,自1990年起常用在发光二极管中。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中,例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管。氮化镓等第三代半导体材料对于国家的新能源汽车产业、5G通信产业、消费电子产业等诸多产业发展有着重要的影响。2020年发达国家均不约而同将半导体技术和槐高产业上升到安全战略层面,考虑以国家级力量进行技术研发、产业链发展、原材料、生产制造等,多维度、全方位的部署抢占制高点。
氮化镓半导体能够承受比硅半导体更强的电流和更高的电压。这些优势导致了在下一代功率半导体器件中使用的氮化镓的密集研发,用于车辆和其他用途。但是从材料的渗透率来看,根据Yole及中国电子技术标准化研究院统计数据,当前半导体材料中,硅Si的渗透率仍然最高并占据绝对重要地位,困枯2020年Si的渗透率约为97.85%,氮化镓GaN的渗透率仅为0.17%,处于起步阶段。但从未来发展趋势来看,氮化镓的渗透率将会持续上升。
氮化镓市场规模快速增长
氮化镓长期以来生产LED和RF组件中使用,但目前正向着主流接受在越来越多的功率开关和转换应用。在这里,基于GaN的IC可以满足提高系统性能和效率、节省空间和在更高温度下可靠运行的需求。从全球氮化镓(GaN)市场规模变化来看,根据Market and Market的数据统计,2018-2020年全球氮化镓器件市场规模逐渐扩大,2020年全球氮化镓器件市场规模达到了184亿美元,同比增长28.67%。
光电氮化镓器件为主要产品类型
目前全球氮化镓器件的主要分类为光电氮化镓器件、射频氮化镓器件和功率氮化镓器件。从细分市场的角度来看,全球光电氮化镓器件的市场应用程度最高,占比达到65.22%;其次是射频氮化镓器件,市场占比约为29.89%;而功率氮化镓器件的市场规模则占比最小,仅为4.89%。
行业具备良好技术和市场前景
——全球国家开启氮化镓研究浪潮
在技术发展前景方面,未来,氮化镓半导体仍将是全球主要国家的科技攻关重点方向。2020-2021年期间,全球国家已经开展了氮化镓等第三代半导体材料研发和生产项目,例如英国政府正支持Compound Semiconductor Centre和Newport Wafer Fab(新港晶圆厂)开发一种200mm氮化镓功率晶体管代工工艺,因此预计未来全球氮化镓行业将迎来一段技术快速发展期。
——下游需求持续促进市场扩大
在市场前景方面,氮化镓是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料,在光电子、激光器、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。随着各个国家对第三代半导体材料的重视,氮化镓半导体材料市场发展迅速。参考铅尺尺Market and Market 、Yole等机构的增长幅度测算,预计到2026年全球氮化镓元件市场规模将增长到423亿美元,年均复合增长率约为13.5%。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国氮化镓(GaN)行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
氮化镓半导体发展前景如何?
和主流硅基的360问答LDMOS或者Bipolar半导体相比,目前氮化镓半导体的成本略高,这模求美真翻逐以局自也阻碍了氮化镓有关半导体组件的进一步扩展,有待于工艺的进步标积剧哥调以及产业链规模的扩张来不断改善。此外在工艺技术方面,目前氮化镓的工艺参数还没有达接束必弱井稳呢远到先进的工艺,这也限制了其工作特性,大部分氮化镓无法支持5G高频频段,这也是需要改进的地方。
氮化镓技术想要扩展到更大的领域,需要更进一步的产业链变革,这也是目前各大半导体商都在极力探索研究和攻克的课题,比如MACOM和意法半导体两个半导体商目前已预思又课不积常来洋数陈签署共同合作协议,意在利用意法半导体的CMOS工艺来制造氮化镓,改善和扩大氮化镓在手机、无线基站和相关电信基础设施及以外的射频应用。和传统的近似砷化镓工艺相比细服志打剂跟顶,CMOS工艺差距会有所不同,目前氮化镓晶圆的极限尺寸是8寸,到了CMOS主流工艺之后,可实现在12寸晶圆上制造氮化镓,因此会对整个成本架构产生根本性改变,所以说氮化镓的应用前础参景还是可以的,虽然目前因为一些原因,还未能主流普及。
相比碳化硅基氮化镓及砷化镓,硅基氮化镓半导体材料前景如何?
硅基氮化镓半导体材料相比碳化硅基氮化镓及砷化镓,在实际案例中,目前还没有被广泛应用,但是因为性能优异,所以以后有望普及。
例如相比碳化硅基的氮化镓,硅基的氮化镓比碳化硅基的氮化镓在线性度上有不同的显现,可对基站的复杂信号进行数字调制。
在产能上,碳化硅基由于材料特性,不支持大的晶圆,而硅基氮化镓材料支持大晶圆的特性,有利于电路的扩展和集成,未来有可能在相关领域取代碳化硅基。
另外相比砷化镓,氮化镓拥有高一些的饱和功率,所以当作低噪声放大器使用时,适合雷达等应用领域,可以省略掉限幅器,限幅器的主要作用就是防止高功率干扰信号对放大器带来损失。所以简化的系统噪声系数会好于砷化镓,除此之外混频器等应用中,更好的动态范围也比砷化镓合适。
综合以上所述,从某些方面来说,硅基氮化镓半导体材料有一定优异性,未来有望被广泛应用。