江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

嘿丝儿科技|突围还要蓄力，红出圈的氮化镓（GaN）：爆发前的黎明


嘿丝儿科技|突围还要蓄力，红出圈的氮化镓（GaN）：爆发前的黎明
文章图片
集微网报道9月初的股市 ， 并没有秋后的天高气爽之势 ， 反而是不断滑落的大盘指数带给股民阵阵凉意 。 然而 ， 有一个板块却逆势而动 ， 在破万亿成交额的护航下一路飘红 。
这就是第三代半导体板块 。 在整个产业即将进入国家战略规划消息的鼓舞下 ， 第三代半导体技术再次成为了网红 。 作为行业双星之一的氮化镓（GaN） ， 也因为在5G和功率市场的表现而再受瞩目 。
破圈的2020年
小米在2020年初的一场发布会改变了GaN的命运 。 雷军展示了小米研发的65WGaN充电器 ， GaN材料也因此破圈成名 。 尽管已被业界内看做天选之子 ， GaN可从未获得如此高的待遇 。
在媒体一轮又一轮的密集轰炸之下 ， GaN的优势已经人尽皆知：更大的禁带宽度更大 ， 更高的临界击穿电场 ， 更高的热导率更高 ， 更高的饱和电子速率和电子迁移率等 。 因为性能上较第一、二代半导体材料有质的飞跃 ， GaN成为制作短波长发光器件、光电探测器以及高温、高频、大功率电子器件的不二之选 。
LED照明、激光器与探测器方向是目前GaN最大的应用市场 ， 在2019年就达到了400亿美元的营收规模 。 但是 ， 业界更希望GaN在5G射频和功率器件两个方向实现突破 ， 因为那里有更大的市场空间 。
5G系统需要更高的峰值功率、更宽的带宽以及更高的频率 ， 这些因素都促成了对GaN器件的接受 。 业内人士告诉采访人员 ， 凭借高频下更高的功率输出和更小的占板面积 ， GaN已经在射频领域赢得良好的口碑 。 根据Yole预测 ， 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的推动 。
商业化GaN射频器件产品目前有三大类:一种是应用于4G宏基站等系统的大功率PA（功率放大器） ， 饱和功率等级为100～300W甚至更大;另一种是应用于0.5～6GHz的5G宏基站的GaNPA ， 单模块输出平均功率为5～10W ， 要求高集成、小体积；第三种是应用于5G高频频段的GaN单片集成电路(MMIC) ， 饱和输出功率为2～10W ， 主要用于人员密集的场所 。
PA是射频系统中的关键组成 ， 目前以GaAs（砷化镓）PA为主流 。 但随着5G的到来 ， GaAs器件将无法满足在如此高的频率下保持高集成度 ， GaN得以大展身手 。
5G宏基站以64通道的大规模阵列天线为主 ， 按三个扇区计算 ， 单基站PA需求量将高达192个 。 根据拓墣产业研究院的预测 ， 国内5G宏基站建设将于2023年左右达到高峰 ， 年新增115万个以上 ， 对应PA需求高达2.21亿个 。 随着GaN器件成本的下降和工艺的成熟 ， GaNPA渗透率将不断提升 ， 拓墣产业研究院估计2019年5G宏基站PA中GaN占比在50%左右 ， 预计到2023年GaN占比将达到80% 。
相较光电和射频 ， GaN在功率器件中的应用爆发最晚 ， 可谓是厚积薄发 。 “从过去三年来看 ， 成本每年以20%～30%的比重在下降 ， 终于让GaN接近爆发式增长的关键节点 。 ”纳微（Navitas）中国区总经理查莹杰这样认为 。
GaN功率器件开关频率高、导通电阻小、电容小 ， 可在高频情况下保持高效率水平 。 并且 ， 由于是平面架构 ， GaN功率器件可以集成外围驱动和控制电路 ， 将IC体积做小 ， 显著降低成本 。
在苹果、三星、华为、小米等手机厂商均入局GaN电源适配器的形势下 ， 预计2024年全球GaN功率半导体市场规模将超过7.5亿美元 。
从光电到射频器件 ， 再到功率器件 ， GaN在应用上经历了一个不断扩展 ， 层层突破的过程 。
全面爆发？还要等等
“第三代半导体现在是一片欣欣向荣的景象 ， 走到哪里都能收到这方面的BP（项目计划书） 。 ”担任芯力量·云路演点评嘉宾的盛世投资管理合伙人陈立志曾发出这样的感慨 。
媒体热捧、资本追逐、项目遍地开花 ， 无论是GaN还是SiC ， 都给人以行业进入“井喷状态”的印象 。


推荐阅读


上一篇：黑白科技|UK 2009，视觉日记｜Elle

下一篇：花开雨落又逢春了|A.O.史密斯拆箱让你看明白，燃气热水器到底该怎么选？