氮化镓和第四代半导体关系

氮化镓和第四代半导体是一个东西。

氧化镓因为其具有超宽能隙的特性所以被称为第四代半导体。

相较于第三代半导体碳化硅与氮化镓，第四代半导体将使材料能承受更高电压的崩溃电压与临界电场。

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。

一、长方集团：关联企业晶能光电（董事长作为联合创始人），拥有的硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术是一项改写半导体照明历史的颠覆性新技术，具有原创技术产权。

二、星徽精密：公司2019年已上市了氮化镓充电器，并在境内外销售；推出自有品牌Ravpower的氮化镓充电器和无线充电器，其中，采用Navitas氮化镓芯片的充电器体积更小更轻薄。

三、瑞丰光电：20年2月披露，氮化镓基LED芯片是公司运用到的原材料之一。

【拓展资料】

氮化镓概念股票有哪些？

1.三安光电股票600703

2020年2月，公司拟定增建包括高端氮化镓LED衬底、外延、芯片；高端砷化镓LED外延、芯片；大功率氮化镓激光器特种封装产品应用四个产品方向的研发、生产基地。

2.北方华创股票002371

2020年6月11日互动平台回复：公司可以提供GaN刻蚀设备。

3.闻泰科技股票600745

旗下安世集团拥有生产氮化镓相关的技术，安世半导体生产GaN产品车载GaN已经量产，全球最优质的氮化镓供应商之一。

4.兆驰股份股票002429

2020年2月19日公司在互动平台称：兆驰半导体能够独立完成“蓝宝石平片→图案化基板PSS→LED外延片→LED芯片”整个制作流程，有氮化镓外延片，能够提供全面的芯片解决方案。

5.航天发展股票000547

氮化镓芯片的生产与研发是旗下微系统研究院的主要业务之一。

6.士兰微股票600460

公司已建成6英寸的硅基氮化镓集成电路芯片生产线，涵盖材料生长、器件研发、GaN电路研发、封装、系统应用的全技术链。

7.和而泰股票002402

子公司铖昌科技主营业务为微波毫米波射频芯片的设计研发、生产和销售；已掌握成熟的氮化镓相控阵核忧芯片生产工艺，产品已经批量应用于航天、航空等相关型号装备。

8.利亚德股票300296

2017年2月28日公告全资子公司参股美国SAPHLUX，INC.SAPHLUX公司主要生产半极性氮化镓晶元。该公司通过特殊工艺，可以在蓝宝石衬底上有选择性的生长出特定晶面上的氮化镓材料，且具有高质量，低层错，大批量，成本基本等同于现有普通氮化镓晶元的特点，是业内第一家具有商业级半极性材料生产能力的LED材料企业。

9.华润微股票688396

2020年3月4日公司在互动平台称：公司利用现有的全产业链优势，正在从衬底材料，器件设计、制造工艺，封装工艺全方位开展硅基氮化镓的研发工作。

10.易事特股票300376

2020年2月26日公司在互动平台称：易事特作为国家第三代半导体产业技术基地（南方基地）第二大股东及推动产业创新技术发展的核心成员单位，现主要负责碳化硅、氮化镓功率器件的应用技术研发工作。公司已经研发出基于碳化硅、氮化镓器件的高效DC/AC，双向DC/DC新产品。

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