“神奇材料”氮化镓 或将开启IT产业新时代

核心观点

产业发展包括三个周期：技术突破红利期、应用实现扩张期和同质竞争普及期。随着技术普及化和应用层面红利开发殆尽，IT产业已经进入同质化竞争的阶段。氮化镓作为一种应用面广泛的“神奇材料”，或将开启IT产业新时代。

技术突破引领产业新周期

产业发展周期一般包括三个阶段。

第一阶段由技术突破开始。这里所说的技术是广义的概念，包括 科技 、材料、生产工艺等的进步和迭代。技术的突破，意味着原来无法满足的需求可以变成现实，或者以更高效、低成本的方式替代既有的方法来满足需求。在这一阶段，谁拥有“核心 科技 ”就能领先市场。当然，技术突破需要大量的研发投入和可行性实验，一旦方向出错可能导致企业之前的积累化为乌有。

相对安全的是第二个阶段，当新技术已经被验明能够创造新需求（或者提高效率），基于新技术和用户使用场景开发出应用（不仅是APP）就成为主要的扩张模式。无论是早年的Wintel联盟，还是开创移动互联网的苹果公司，都是这一阶段收获最多的公司。

到了第三阶段，技术成熟、场景相对固定，拥有成本优势、营销能力和销售能力的公司将成为主流。这一阶段的竞争也更加激励，消费者可以用最低的价格买到产品和服务，甚至享受到“免费的午餐”。而作为供给端的企业，只能在外观、颜色、尺寸、形状等维度进行微创新，激发用户潜在的非刚性需求了。

至此，产业要想继续发展，需要新一轮技术突破来驱动。而此时市场也呼唤新技术早日成熟，以便为用户创造更多的价值。

IT产业面临瓶颈

2007年，在信息技术（特别是移动信息技术）积累到即将突破时，苹果开创了全新的模式，无论是人机交互、APP，或者APP Store生态，都给用户带来了全新的体验和无限的惊喜。直到2014年iPhone 6和iPhone 6 Plus的出现，将之前IT产业积累的技术红利完全释放。期间，海量用户从PC转移到手机，通讯从2G进入到4G，内容服务从门户到分发……作为用户，在这一期间的感觉是生活欣欣向荣，充满了刺激感和新鲜感。

而此后的五年（2014-2019），随着技术普及，应用层面红利开发殆尽，产业进步的发展速度也慢了下来。企业和用户都感觉好像是下了高铁上了公交，内心充满了焦灼的感觉，期盼产业能够更加快速的迭代。

氮化镓或开启IT产业“新风口”

IT产业的发展方向有两个维度，一是速度越来越快，二是成本越来越低。下一次技术突破，将在这两个方向同时取得进步，释放巨大的技术红利，形成新的风口。

新风口源自一种第三代半导体材料——氮化镓（GaN）。这种“神奇材料”由于其自身具备的材料特性，可广泛应用于芯片制造、通讯、快速充电、无线充电、激光雷达（自动驾驶）以及制作Micro LED显示屏等多个方面。

在芯片领域，最新一代的氮化镓芯片，能够以传统芯片一半的体积，实现三倍的性能。

在通讯领域，为了实现更快的速度和更宽的带宽，通讯频段不断向高频迁移，氮化镓器件能够提供高频通讯网络所需要的功率和效能，并以更小的体积、更快的开关速度、更好的散热能力、更高的温度耐受力、更低的能耗成为新一代通讯器件的基础性材料。

在充电领域，氮化镓拥有远快于现代产品的开关速率，并且在高速开关的情况下保持高效率水平，可以将充电器的体积减少一半以上，而且发热量极大的降低。

无线充电也是氮化镓即将实现突破的重要领域。在使用谐振式耦合线圈驱动的无线充电解决方案中，基于氮化镓的器材能够在高频、高压及高功率下工作，而且具有低功耗、低电磁干扰、尺寸纤薄等特点。无线充电100W的技术方案已经成熟，随着供应链和产业链的成熟，即将进入大规模商用阶段。更有甚者，据公开报道，有公司实验成功了300W的无线充电，如果能够规模应用，将让我们全面进入“无线”时代。

氮化镓制作的器件，在无人驾驶领域也拥有广泛的应用前景。激光雷达（LiDAR）是实现无人驾驶的关键设备，它的原理是发出激光脉冲，并接收从物体上反射的激光，再基于全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)在几百米的范围内建立周围环境的模型，尺寸可以精确到厘米级。越快的激光脉冲频率能实现更高的分辨率，而更高的脉冲电流让激光雷达看得更远。氮化镓材器件制作的激光雷达系统能够在极小尺寸上实现以上功能，大大提高了建模的精准度。而且，氮化镓制作的处理器，能够快速地收集、整合、处理来自多个雷达和传感器输入的信号，从而使无人驾驶安全可靠。此外，氮化镓器件还广泛运用于电动 汽车 的 *** 作控制、电压转换、直流交流变频、高强度车灯和充电设备等方面，为实现全方位的无人驾驶提供全面的支持。

利用氮化镓制作的Micro LED显示器材，能够由“花粉粒”大小的芯片，精确控制每个像素独立发光，从而实现在任何角度和任何条件下，屏幕都具有极强的可读性、完美的色彩和均匀自然的亮度（亮度较OLED产品提高30倍），同时还能提供更好的稳定性和更低的能耗。随着Micro LED成本的不断降低，未来将“处处皆是屏幕、时时可以交互”，极大的改变人们获取信息的方式，丰富人们与各种设备交互的场景，真正做到万物互联。

氮化镓器件除了具有卓越的特性，更加重要的是，它可以采用与当前半导体产业链相适应的平面封装结构，随着制造工艺的成熟，总体成本将按照摩尔定律快速降低，性能则翻倍提升。有分析预测，氮化镓器件的成本很快将与传统的硅料器件相当，2019年可能就会迎来这一市场拐点。之后，氮化镓将迅速普及，极大的改变IT产业的“基础设施”。

无论是芯片、通讯器件还是显示器材，氮化镓以一己之力，几乎可以实现整个产业的升级。此外，它还将引领无人驾驶、快速充电产业的迭代，从而实现IT产业外延的扩展。随着新材料的广泛应用，人与人之间、人与万物之间将建立起“即时”的连接，我们正处在这场技术革命的最前沿。

光影响硅电池是因为光致衰减将硅光伏电池的效率降低了约2%，这导致光伏系统在其30到40年的工作寿命的后期电力输出显著下降。由硅制成的光伏电池占全球市场的96%以上，生产这些光伏电池最常用的半导体是由掺硼硅制成的。

而Paul Stradins是NREL硅光伏研究的首席科学家和项目负责人。他表示，有关光致衰减的问题已经研究了几十年，但尚未确定导致衰减的微观性质。研究人员通过间接实验和理论得出结论，当使用较少的硼或硅中存在的氧元素较少时，其问题就会减少。

NREL和科罗拉多矿业学院研究人员采用电子顺磁共振技术来识别导致光致衰减的缺陷。随着光伏电池样品在光照下衰减退化，研究人员通过显微镜首次揭示了明显的缺陷特征。当科学家们通过“再生”过程来修复光致衰减时，缺陷特征消失了。

令他们惊讶的是，还发现了受光照影响的第二个“广泛”EPR特征，涉及的掺杂原子比光致衰减缺陷多得多。他们假设并非所有由光照引起的原子变化都会导致光致衰减。

安捷伦、泰克、力科这三巨头的示波器确实贵，但贵有贵的道理。一个原因是指标高，比如力科是专门做高端示波器的，带宽做到了100GHz，指标越高，价格越贵这是业内公认道理。而国内现在做得好的鼎阳、普源两家示波器厂商也最多做到了1GHz带宽，所以这是很重要的一个原因，至于国内为什么没有做出更高带宽的示波器，这个因素就太复杂了（企业的市场战略考虑，国内技术起步晚，高端芯片渠道受限等等）。

但三巨头也有中低端示波器（中低端并不是说质量不好，而是说参数没有那么高，在很多行业也确实用不到精度和带宽那么高的测试测量仪器），比如带宽范围在1GHz以下的产品在市场上受众面就非常广。在同等参数下，为什么进口仪器为什么也那么贵呢？这个很大一部分原因是有品牌溢价，长期以来很多人就是信赖进口的，信赖贵的，愿意为高价格买单。其实很多让人不知道的是，泰克的所有示波器制造基地是中国，还不是从中国制造后出口全球。当然也存在另一个原因，就是这三家示波器的使用寿命会更长，用个一二十年还能精度还能有大程度的保证，出bug的概率也会更低，但个人认为，在中低端示波器领域，国内的厂商已经做得非常不错了，性价比也非常高，是值得信赖可以选择的。

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