镓的事实

99.999%镓的晶体，在实验室中生长（？foobar/Creative Commons）

镓是一种柔软的银色金属，主要用于电子电路、半导体和发光二极管（led）。它也可用于高温温度计、气压计、药品和核医学试验。该元素没有已知的生物价值。

天然元素

在自然界中，镓从未作为自由元素被发现，在任何矿物中都找不到大量的镓。相反，它存在于痕量的各种化合物中，包括锌矿石和铝土矿。根据周期表，按重量计算，镓约占地壳的0.0019%。然而，根据Chemicool的说法，它很容易通过熔炼获得，而且大多数工业镓是作为铝和锌生产的副产品提取的。最大的镓生产国是澳大利亚，俄罗斯，法国，和德国。

只是事实原子序数（原子核中的质子数）：31个原子符号（在元素周期表上）：Ga原子量（原子的平均质量）：69.723密度：室温下每立方厘米相5.91克：固体熔点：华氏85.57度（29.76摄氏度）沸腾要点：3999 F（2204 C）同位素数量（同一元素的原子具有不同数量的中子）：24个半衰期是已知最常见的同位素：两个稳定的Ga-69（天然丰度60.1%）和Ga-71（天然丰度39.9%）镓的

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电子构型和元素性质。（Greg Robson/Creative Commons，Andrei Marincas Shutterstock）根据化学文献，镓是元素周期表上唯一的金属

，被归为硼族（13组），其中包括半金属硼（B）和金属铝（Al）、镓、铟（in）和铊（Tl）。这五种元素的外能级都有三个电子，

镓是一种后过渡金属。这些金属元素位于周期表上过渡金属和类金属（非金属）之间。后过渡金属具有过渡金属的一些特性，但往往较软，导电性较差。后过渡金属包括一些硼族元素-铝、铟和铊-但也包括锡、铅和铋。

镓具有一些非常独特的性质。例如，虽然它在室温下是固体（约77华氏度/22摄氏度），但它仍然很软，你可以用刀切它。此外，它的低熔点为85.57华氏度（29.76摄氏度），比室温高出不到10度，所以如果你拿起一块镓，它就会从你的手的温暖中融化。如果你把它放回去，它会再次凝固。

即使在如此低的熔点下，镓的沸点在3999华氏度（2204摄氏度）相当高，使它成为任何元素的熔点和沸点之间最大的比率之一。在低温下，镓是一种易碎的固体，很容易破碎，与玻璃类似，它呈贝壳状破碎（不遵循自然的分离面）。

使用

镓主要用于电子产品。事实上，据化学解释，95%的镓被用于制造砷化镓（GaAs），一种用于微波和红外电路、半导体和蓝紫色led的化合物。砷化镓可以直接从电力中产生激光，用于太阳能电池板，包括火星探测车上的太阳能电池板。氮化镓（GaN）是蓝光技术、手机和触摸开关压力传感器中的一种半导体。

镓很容易与大多数金属结合，常用于制造低熔点合金。它是四种金属（包括汞、铷和铯）中的一种，在室温或接近室温时呈液态。在这四种金属中，镓的反应性最小，毒性最小。化学学会：加利乌

随着市场对半导体性能的要求不断提高，第三代半导体等新型化合物材料凭借其性能优势开始崭露头角，成为行业未来重要增长点。

相对于第一代（硅基）半导体，第三代半导体禁带宽度大，电导率高、热导率高。第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的近3倍，具有更强的耐高压、高功率能力。

氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)并称为第三代半导体材料的双雄，由于性能不同，二者的应用领域也不相同。

氮化镓、高电流密度等优势，可显著减少电力损耗和散热负载，迅速应用于变频器、稳压器、变压器、无线充电等领域，是未来最具增长潜质的化合物半导体。

与GaAs和InP等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS和SiC等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。

随着行业大规模商用，GaN生产成本有望迅速下降，进一步刺激GaN器件渗透，有望成为消费电子领域下一个杀手级应用。

GaN主要应用于生产功率器件，目前氮化镓器件有三分之二应用于军工电子，如军事通讯、电子干扰、雷达等领域。

在民用领域，氮化镓主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。氮化镓基站PA的功放效率较其他材料更高，因而能节省大量电能，且其可以几乎覆盖无线通讯的所有频段，功率密度大，能够减少基站体积和质量。

氮化镓在光电子、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5G高频通信的商业化，GaN将在电信宏基站、真空管在雷达和航空电子应用中占有更多份额。

根据Yole估计，大多数Sub 6GHz的蜂窝网络都将采用氮化镓器件，因为LDMOS无法承受如此之高的频率，而砷化镓对于高功率应用又非理想之选。

同时，由于较高的频率会降低每个基站的覆盖范围，需要安装更多的晶体管，因此市场规模将迅速扩大。

Yole预测，GaN器件收入目前占整个市场20%左右，到2025年将占到50%以上，氮化镓功率器件规模有望达到4.5亿美元。

从产业链方面来看，氮化镓分为衬底、外延片和器件环节。

尽管碳化硅被更多地作为衬底材料（相较于氮化镓），国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等。

从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等。

从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰 科技 、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。

GaN技术的难点在于晶圆制备工艺，欧美日在此方面优势明显。由于将GaN晶体熔融所需气压极高，须采用外延技术生长GaN晶体来制备晶圆。

其中日本住友电工是全球最大GaN晶圆生产商，占据了90%以上的市场份额。GaN全球产能集中于IDM厂商，逐渐向垂直分工合作模式转变。美国Qorvo、日本住友电工、中国苏州能讯等均以IDM模式运营。

近年来随着产品和市场的多样化，开始呈现设计业与制造业分工的合作模式。

尤其在GaN电力电子器件市场，由于中国台湾地区的台积电公司和世界先进公司开放了代工产能，美国Transphorm、EPC、Navitas、加拿大GaN Systems等设计企业开始涌现。

在射频器件领域，目前LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）、GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）三者占比相差不大，但据Yoledevelopment预测，至2025年，砷化镓市场份额基本维持不变的情况下，氮化镓有望替代大部分LDMOS份额，占据射频器件市场约50%的份额。

GaAs芯片已广泛应用于手机/WiFi等消费品电子领域，GaN PA具有最高功率、增益和效率，但成本相对较高、工艺成熟度略低，目前在近距离信号传输和军工电子方面应用较多。

经过多年的发展，国内拥有昂瑞微、华为海思、紫光展锐、卓胜微、唯捷创芯等20多家射频有源器件供应商。

根据2019年底昂瑞微董事长发表的题为《全球5G射频前端发展趋势和中国公司的应对之策》的报告显示，截至报告日，国内厂家在2G/3G市场占有率高达95%；在4G方面有30%的占有率，产品以中低端为主，销售额占比仅有10%。

目前我国半导体领域为中美 科技 等领域摩擦中的卡脖子方向，是中国 科技 崛起不可回避的环节，产业链高自主、高可控仍是未来的重点方向。第三代半导体相对硅基半导体偏低投入、较小差距有望得到重点支持，并具备弯道超车的可能。

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